تاثیر شیار بر کاهش جدایش جریان ایرفویل توربین بادی با استفاده از مدل توربولانسی DES

Abstract

توان تولیدی توربین باد متاثر از عملکرد آیرودینامیکی پره توربین است و یکی از پدیده‌هایی که سبب اُفت نیرو برآ و به دنبال آن کاهش توان خروجی توربین باد می‌شود جدایش جریان است. در توربین بادی محور افقی معمولاً قسمت‌های ریشه و میانی یک‌پره در زاویه حمله بالاتری قرار می‌گیرند و جدایش جریان بیشتری را تجربه می‌کنند. به همین دلیل از روش‌های کنترل جریان برای تضعیف ناحیه جدایش یا به تعویق انداختن آن استفاده می‌شود. این مقاله با شبیه‌سازی سه‌بعدی با مدل توربولانسی DES، اثرات آیرودینامیکی کنترل جریان از طریق ایجاد شکاف در ایرفویل S۸۰۹ و میزان تاثیر این روش کنترل غیرفعال جریان را بررسی می‌کند. ایجاد شیار در ایرفویل سبب می‌شود تا جریان از ناحیه پرفشار در قسمت زیرین ایرفویل به سطح بالایی و محل جدایش جریان دمیده شود. انرژی توسط هوای با تکانه بالاتر به درون بخش جدایش‌یافته تزریق شده و بدین طریق جدایش تضعیف می‌شود. نتایج نشان می‌دهند که عملکرد کلی این روش به برخی از پارامترها از جمله محل مدخل ورودی و خروجی شیار روی سطح کم‌فشار و پرفشار، زاویه دمیده‌شدن جریان نسبت به جریان آزاد ورودی و ضخامت شیار ایجاد شده بستگی دارد. در این مقاله دو هندسه مختلف برای ایرفویل شکاف‌دار و برای هر یک چهار ضخامت شیار ۰/۵، ۱، ۲ و ۴ % از طول وتر انتخاب شده و در زوایای حمله صفر تا ۲۵ مورد بررسی قرار گرفته است و مقادیر نیروی برآ و نیز کاهش بخش جدایش یافته مقایسه شده است. نتایج دو هندسه مختلف برای ایرفویل شکاف‌دار نشان می‌دهند که با توجه به محل قرارگیری انتهای شکاف روی سطح بالایی ایرفویل، شیارهایی با ضخامت ۲ و ۴% از وتر، از دو خانواده ایرفویل بررسی شده می‌تواند نیروی برآ بیشتری تولید کند. بررسی‌ها برای این دو شیار در قسمتی از زوایای حمله که جریان جدا یافته است (زاویه حمله‌های ۱۷، ۲۰، ۲۲ و ۲۵درجه)، میانگین افزایش ضریب برآ ۶۸/۵ و ۵۵/۸% را نشان می‌دهد.