مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

شبیه سازی عددی تاثیر جریان آزاد ناپایا بر المان نوسانی پره توربین بادی محور افقی

نویسندگان
1 دانشگاه تهران
2 مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران
چکیده
هنگامیکه توربین بادی محور افقی تحت شرایط یاو کار میکند، هر مقطع از پره های توربین را می توان بصورت یک ایرفویل دارای حرکت نوسانی پیچشی که در معرض جریان سیال با سرعت متغیر است در نظر گرفت. تغییر نوسانی مقدار سرعت جریان، که معمولا نادیده گرفته میشود، دارای فرکانسی برابر با فرکانس نوسان تغییر زاویه حمله می باشد و
منجر به بارهای متغیر وارد بر پره می گردد. به منظور بررسی تاثیر نوسان سرعت، یک ایرفویل نوسانی دو بعدی از نوع ناکا-0012 در عدد رینولدز 135000 شبیه سازی شده است.
در این شبیه سازی، پارامترهای دامنه کاهیده ، فرکانس کاهیده و اختلاف فاز بین نوسان تغییر زاویه حمله و نوسان تغییر مقدار سرعت به این ترتیب در نظر گرفته شده اند:: k≤0.25 ، 0.2≤λ≤0.8> و ϕ=0 ,π . نتایج بدست آمده نشان می دهند دامنه نوسان سرعت ناپایا، تاثیر بسیار چشمگیری بر نیروهای آیرودینامیکی وارد بر پره دارد به طوری که میتواند نیروی برآ را بیش از 7 برابر حالت استاتیکی و بیش از 3 برابر نتایج بدست آمده از جریانِ با سرعت ثابت افزایش دهد. با توجه به مقدار اختلاف فاز، افزایش λ می تواند زاویه وقوع واماندگی دینامیکی را تا 1 درجه به تعجیل و یا تا 7درجه به تعویق اندازد. در حالی که افزایش k همواره باعث به تاخیر افتادن تشکیل گردابه کم فشار و در نتیجه تاخیر
وقوع واماندگی دینامیکی می گردد
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical simulation of unsteady free stream velocity on an oscillating horizontal axis wind turbine blade element

نویسندگان English

Kobra Gharali 1
Eshagh Gharaei 2
Majid Soltani 2
چکیده English

When a Horizontal axis wind turbine works under yaw condition, each blade element can be considered as an oscillating pitch airfoil while the free stream velocity oscillates horizontally. The unsteady free stream velocity, which is usually ignored, oscillates with the same frequency as the airfoil oscillations and has a great impact on the periodic forces produced by the airfoil oscillation. In order to study the effects of unsteady free stream
velocity on the aerodynamic loads, a 2D NACA0012 oscillating airfoil at Reynolds number of 135000 has been simulated. In this simulation, reduced frequency, reduced amplitude and the phase difference between the free stream velocity oscillation and the airfoil angle of attack oscillation are 0.1≤k≤0.25 ، 0.2≤λ≤0.8 و ϕ=0 ,π, respectively. Results show that free stream oscillations affect the aerodynamic loads, vortex strengths
and dynamic stall characteristics. The lift force can be increased by more than 7 times than that of static case and 3 times compared to the load from steady free stream velocity. Depending on 𝜙 value, the dynamic stall angle of attack can be advanced 1 degree or delayed by more than 7 degrees by increase of reduced amplitude. Also, increase of k always causes delay in leading edge vortex formation and consequently delay in dynamic stall occurrence.

کلیدواژه‌ها English

Dynamic stall
Reduced Frequency
Unsteady Free Stream Velocity
Oscillating airfoil
Wind turbine