Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
11
1
gregorian
2017
2
1
16
12
online
1
fulltext
fa
اثر عملگر کنترل جریان پلاسما در بهبود عملکرد آیرودینامیکی روتور توربین باد مگاواتی
NREL 5-MW wind turbine power improvement by DBD plasma actuator
در این پژوهش، امکان استفاده از عملگر پلاسما بهعنوان ابزاری برای کنترل جریان روی پرهی روتور توربین باد محور افقی مگاواتی و افزایش توان خروجی آن بررسی شده-است. برای اینکار، روتور توربین باد 5 مگاواتی مرجعِ ان.آر.ای.ال. انتخاب و عملگر پلاسمای دی.بی.دی. خطی در چند حالت مختلف، در نزدیکی ریشه و نوک پره، قرارداده شدهاست. توربین باد موردنظر، از روش کنترل گام پره در سرعتهای بادِ بالاتر از سرعت نامی توربین برای ثابت نگهداشتن توان خروجی استفاده میکند و در سرعتهای باد پایینتر، این سامانه غیرفعال است. در این پژوهش شرایط عملکردی بررسیشده برای توربین در سرعتی کمتر از سرعت نامی است که سامانه کنترل گام پره غیرفعال است. عملگر پلاسمای دی.بی.دی از دو الکترود و ماده دیالکتریک مابین آنها تشکیل شده که با اعمال ولتاژی به اندازه کافی بزرگ به الکترودها، میدان الکتریکی در اطراف عملگر شکل میگیرد و با یونیزهکردن هوای اطراف، جتِ جریانی در نزدیک دیواره در اثر میدان الکتریکی القا میکند. اعتبارسنجی برای شبیهسازی اثر عملگر پلاسما و جریان روی پره روتور انجامشده و با نتایج مراجع مقایسه شدهاست. نتایج نشان میدهد در تمامی حالتهای مختلف قراردادن عملگر پلاسما روی پره، الگوی جریان در قسمت کنترلشده بهبود یافته که منجربه بهبود توزیع فشار و درنتیجه افزایش گشتاور آیرودینامیکی و توان خروجی توربین شدهاست. بیشترین میزان افزایش توان خروجی در حالتی رخداده است که عملگر در راستای دهانه پره در نزدیکی ریشه و در راستای وتر پره قبل از ناحیه کمسرعت روی سطح بالایی مقطع پره نصب شدهاست.
In this paper, boundary layer control technique is investigated on the NREL-5MW offshore baseline wind turbine blade with numerical simulation of linear DBD plasma actuator in a three-dimensional manner. This wind turbine uses pitch control system to adjust its generated power above its rated speed; but below that the controller is not in function. In the current study, operating condition is set such that the control system is off. Plasma actuator consists of two electrode and dielectric material. One of these electrodes is connected with the air and the other one is encapsulated with the dielectric material. When the necessary high-level AC voltage is applied to electrodes, electric field forms around the actuator and an induced wall jet forms with the ionization of the air around the actuator. Electrostatic model is applied to simulate the effects of plasma actuator and the resulted body force is inserted into flow momentum equations. In the present study, three different control cases are studied. Results show that in all cases, using this actuator leads to improvement of the velocity profile in controlled section, which influences on pressure distribution and results in rotor torque increment. Finally, increasing in torque leads to grows in produced power of the wind turbine. The most increment in output power occurs, when the actuator installed near the root of the blade in the spanwise direction and before low-speed region in the chordwise direction.
کنترل جریان,توربین باد محور افقی,عملگر پلاسما,مدل الکترواستاتیک
Flow control,Horizontal axis wind turbine,Plasma Actuator,Electrostatic model
509
517
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-7858&slc_lang=fa&sid=15
Abbas
Ebrahimi
عباس
ابراهیمی
100319475328460065586
100319475328460065586
Yes
استادیار دانشکده مهندسی هوافضای دانشگاه شریف
Mohammadreza
Movahedi
محمدرضا
موحدی
100319475328460065585
100319475328460065585
No
دانشگاه شریف