بهینه سازی آیرودینامیکی پره توربین بادی محور افقی رده مگاواتی با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات

در این مقاله یک روش بهینه سازی آیرودینامیکی سریع و کارآمد برای توربین های بادی کلاس مگاوات ارائه شده است. برای این منظور توربین بادی دبلیوپی-پایه با توان خروجی نامی 1.5 مگاوات به عنوان مورد آزمون استفاده می شود. در این تحقیق از روش بهینه سازی ازدحام ذرات استفاده شده است. برای افزایش کارآیی و سرعت چرخه بهینه سازی مطالعه پارامتری بر روی روش بهینه سازی ازدحام ذرات انجام شده است. برای محدود کردن تعداد متغیرها از روش انتقال تابع کلاس/تابع شکل برای پارامتری نمودن هندسه پره استفاده شده و درجه مناسب چند جمله ای توابع شکل برای ایرفویل اس-818، اس-825 و اس-826 تعیین شده است. روش بهینه شده اندازه حرکت المان پره برای برآورد توان خروجی توربین باد در چرخه بهینه سازی استفاده می شود. بدین منظور ابتدا اعتبار این روش بوسیله مقایسه با داده های تجربی و داده های دینامیک سیالات محاسباتی توربین آ-او-سی مورد بررسی قرار می گیرد. داده های آیرودینامیکی مورد نیاز برای روش بهینه شده اندازه حرکت المان پره با استفاده از نرم افزار ایکس فویل بدست می آید. داده های خروجی نرم افزار ایکس فویل و دینامیک سیالات محاسباتی برای ضریب فشار ایرفویل با استفاده از داده های تجربی اعتبار سنجی شده است. زاویه پیچش، وتر و 3 نوع ایرفویل مورد استفاده برای تمام بخش های پره های توربین بهینه سازی شده است. بهینه سازی با استفاده از قیود واقع بینانه انجام شده است. عملکرد هندسه بهینه سازی شده نهایی از طریق معادلات حالت پایای تراکم ناپذیر ناویر-استوکس همراه با مدل آشفتگی انتقال تنش برشی شبیه سازی شده است. نتایج نشان می دهند که حدود 4 درصد افزایش توان برای توربین بدست آمده است.