طراحی پره توربین باد محور افقی با روش مومنتوم المان پره به همراه حل عددی سه بعدی جریان آن

هدف این پژوهش، طراحی آیرودینامیکی پره توربین باد ۲۰ کیلووات محور افقی، با روش مومنتوم المان پره و تحلیل عددی جریان سه بعدی اطراف آن، می­باشد. در روش مومنتوم المان پره، ابتدا، منحنی­های ضرایب آیرودینامیکی یک ایرفویل مشخص به عنوان ورودی در نظر گرفته می­شود. سپس، مشخصات هندسی مقاطع مختلف پره شامل: طول وتر، زاویه پیچش و زاویه نسبی جریان و همچنین قطر پره با این روش محاسبه می­گردد. به منظور انتخاب بهترین ایرفویل برای طراحی پره توربین باد مورد نظر، با روش مومنتوم المان پره، ضریب توان مربوط به ۱۰ ایرفویل مختلف محاسبه شده و با هم مقایسه می­گردد. همچنین، برای کارکرد بهتر توربین باد به جای استفاده از یک نوع ایرفویل از پایه تا نوک، از ۳ نوع ایرفویل NACA۶۳-۲۱۵ در پایه، Riso A۱-۲۴ در قسمت میانی و از ایرفویل FX۶۳-۱۳۷ در قسمت بیرونی پره استفاده شده است. پره طراحی شده در نرم افزار ANSYS CFX شبیه سازی و تحلیل می­شود. برای در نظر گرفتن اثرات چرخش پره توربین باد بر جریان اطراف آن از دو ناحیه حل استفاده می­شود. ناحیه اطراف پره، چرخشی و ناحیه بیرونی غیر­چرخشی در نظر گرفته می­شود. در هر دو مرحله طراحی و تحلیل پره، نتایج با کار معتبر دیگران در این زمینه، به صورت اعتبار­سنجی می­شود.

Keywords:

مومنتوم المان پره , طراحی آیرودینامیکی , توربین باد , ضریب توان , تحلیل عددی , مختصات مرجع دوار