بررسی عددی تاثیر زاویه گام‌های ثابت و متغیر پره بر واماندگی دینامیکی جریان حول پره توربین بادی داریوس

Abstract

توربین داریوس توربین بادی محور‌عمودی بر پایه نیروی برآ است که به دلیل طراحی ساده و عدم وابستگی به جهت باد مورد توجه محققان قرارگرفته است. به دلیل افزایش زاویه حمله پره در سرعت‌های نوک پایین و ایجاد واماندگی دینامیکی، در اساس این توربین‌ها با مشکل خود راه‌اندازی مواجه بوده و بازدهی کم‌تری نسبت به توربین‌های بادی محور افقی دارند. در این مقاله، اثرات زاویه گام پره بر کاهش واماندگی دینامیکی این توربین بادی داریوس بررسی شده و یک سامانه تنظیم زاویه گام (با زاویه گام متغیر پره) پیشنهاد شده که می‌تواند دامنه و نرخ افزایش زاویه حمله در یک دور چرخش توربین را در مقایسه با توربین با زاویه گام ثابت تغییر داده و اثرات منفی واماندگی دینامیکی را از بین ببرد. در این مطالعه، شبیه‌سازی‌ها به‌صورت غیردائمی و دوبعدی و با استفاده از CFD انجام شده و برای چرخش روتور توربین از روش شبکه‌بندی متحرک استفاده شده ‌است. با مقایسه پره‌هایی با زوایای گام ثابت مختلف (°3± و°6 ± و°9± و°12±) نتیجه‌گیری شد که تنظیم گام در زاویه °3-سبب به تأخیر افتادن جدایش جریان و کاهش واماندگی دینامیکی می‌شود. همچنین، مشاهده شد که یک توربین داریوس مجهز به زاویه گام متغیر می‌تواند در سرعت‌های نوک کم جدایش جریان را روی پره‌ها از بین ببرد و با به تاخیر انداختن یا حذف واماندگی دینامیکی، سبب افزایش بازدهی در طی تمامی سرعت‌های کاری توربین (در مقایسه با توربین با زاویه گام ثابت) شود.