بررسی اصول و شبیه‌سازی عددی عملکرد توربین باد ساحلی و فرا ساحلی در حالت ناپایا

با توجه به نقش بسزای توربین‌های بادی در تولید انرژی از باد به عنوان یکی از منابع انرژی تجدید پذیر، بررسی عملکرد این توربین‌ها در دو حالت پایا و ناپایا ضروری می‌باشد. یکی از ابزارهای بسیار کارآمد در این زمینه روش دینامیک سیالات محاسباتی و یکی از حالات بسیار مهم در عملکرد توربین‌ها حالت ناپایا می‌باشد. در این پژوهش عملکرد هیدرودینامیکی دو نوع توربین باد ساحلی و فراساحلی در حالت ناپایا و با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی مورد بررسی قرار گرفته است. مدل‌های توربولانسی SST k-ω و شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ به ترتیب برای توربین باد محور افقی ساحلی و فراساحلی استفاده گردیده است. نتایج سه بعدی حاصل از شبیه‌سازی با نتایج تجربی مقایسه و مورد صحت سنجی قرار گرفته است که تطابق مناسب نتایج نشان دهنده صحت روش و فرضیات مورد استفاده است. میانگین خطا در توربین ساحلی در پارامتر توزیع فشار در سرعت باد 7 متر بر ثانیه در تمامی مقاطع پره توربین در حدود 5 درصد می باشد همچنین میزان اختلاف در گشتاور توربین فرا ساحلی در سرعت باد 9 متر بر ثانیه کمتر از 3 درصد خواهد بود. همچنین اثرات نوک پره بر روی ایجاد و گسترش گردابه‌ها مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهند که با افزایش تعداد پره‌ها مقدار گشتاور و همچنین گردابه‌های ناشی از نوک پره روتور افزایش خواهد یافت. همچنین با افزایش سرعت باد توان مکانیکی و نیروی پیشرانه به‌صورت تدریجی افزایش پیدا کرده و توزیع فشار بر روی سطوح به علت شدت توربولانسی نامرتب خواهد شد.