بررسی آزمایشگاهی و عددی عملکرد آیرودینامیکی یک نوع توربین بادی محور عمودی با پره های لولایی

یکی از بزرگترین معایب توربین های بادی محور عمودی عمل کننده بر اساس نیروی پسا ، عملکرد آیرودینامیکی ضعیف این توربین هاست که عمدتا به دلیل گشتاور معکوس پره پشت به باد است. اخیرا طرح جدیدی با استفاده از پره های جمع و باز شونده به منظور حذف گشتاور منفی پره های بازگشتی ارائه شده است. در مقاله حاضر عملکرد آیرودینامیکی توربین پیشنهاد شده به روش آزمایشگاهی و عددی مطالعه شده است. آزمایشات در یک تونل باد زیر صوتی و شبیه سازی های عددی با استفاده از نرم-افزار انسیس فلوئنت و روش قاب متحرک انجام شده است. اثرات تعداد پره (3،4و 6) و شدت آشفتگی و صفحات انتهایی بر ضریب گشتاور و ضریب توان در اعداد رینولدز مختلف بررسی شده است. نتایج نشان می دهد، روتور جدید در یک دوره چرخش کامل، گشتاور منفی ندارد و روتور 3 پره با مقدار ضریب توان بیشینه 21/0 در نسبت سرعت نوک 5/0، بهترین عملکرد آیرودینامیکی را داراست. اگرچه با افزایش تعداد پره، نوسانات گشتاور خروجی کاهش می یابد لیکن ضریب توان روتور نیز کاهش می یابد. همچنین نتایج نشان می دهد که عدد رینولدز در بازه مورد مطالعه 104×7/7 تا 105×2/1 تاثیر چندانی بر عملکرد روتور ندارد.