اثر زبری سطح پره ها بر نیروهای برا و پسای وارده در پره توربین های بادی محور افقی

روند توسعه روزافزون توربین های بادی موجب گردیده است تا در مناطق مختلف با آب و هوا های گوناگون مزارع تولید برق بادی گسترش یابد. اقلیم های متنوع هر کدام خصوصیات خاص خود را دارند که موجب تحمیل شرایط کاری متفاوتی می شود، مناطق گرم و خشک دارای جریان بادی با گردوخاک هستند که برخورد ذرات به سطح باعث از بین رفتن صافی سطح می گرددو در مناطق دیگر نیز چسبیدن حشرات و تشکیل یخ موجب بروز زبری سطح می گردد. ایرفویل های گوناگونی در پره توربین بادی استفاده می گردد که هرکدام خصوصیات آیرودینامیکی خود را دارد. بروز زبری موجب تغییر در مسیر جریان عبوری بر روی سطح ایرفویل می گردد که منجر به تغییر توان خروجی از توربین می گردد. در این پروژه دو ایرفویل s809 و ایرفویلی که در پره توربین های بادی ایران استفاده می شود انتخاب گردید و زبری های 01/0، 1/0، 3/0 و 1 میلی متر مورد شبیه سازی و تحلیل قرار گرفت که با توجه به نتایج حاصل شده از شبیه سازی برای دو ایرفویل مشخص گردید که ایرفویل s809 در شرایط بدون زبری مناسب تر از ایروفویل استفاده شده در ایران است به طوری که ضریب برا برای پروفیل s809 1/1 برابر ایرفویل مورد استفاده در ایران و نسبت ضریب برا به پسای آن 25/1 برابر ایرفویل مورد استفاده در ایران است، اما در حالتی که بخواهد بر روی ایرفویل زبری ایجاد شود رفتار ایرفویل مورد استفاده در ایران نسبت به ایرفویل s809 تاثیرپذیری کمتری از زبری دارد و در برخی زاویه های حمله حتی با وجود زبری، رفتار ایرفویل استفاده شده در ایران بهتر و دارای نسبت ضریب برا به ضریب پسای بالاتر است. کاهش ضریب برا (cl) و نسبت برا به پسا (cl/cd) در ایرفویل استفاده شده در ایران به ترتیب برابر 75/1درصد و 28/9درصد و برای ایرفویل s809 نیز به ترتیب برابر 12/14 درصد و 17/32درصد است. بر پایه این نتایج پیشنهاد می گردد در مناطقی که احتمال ایجاد زبری به هر دلیل کمتر است و اصطلاحا پره تمیزتر می ماند از پروفیل s809 استفاده گردد و در مناطقی که پتانسیل ایجاد زبری بر روی پره بیشتر است همچون مناطق مختلفی از ایران که بدلیل گردوخاک بر روی سطح پره زبری بوجود می آید ایرفویل استفاده شده در ایران حتی با وجود اینکه در حالت عادی نسبت ضریب برا به ضریب پسای کمتری از s809 دارد اما بدلیل کاهش شدید نسبت ضریب برا به پسا در s809، ایرفویل استفاده شده در ایران برای مناطق کویری و خشک با ذرات غبار و حتی مناطق مرطوب ایران که حشرات زیادتر هستند و موجب ایجاد زبری در سطح پره می گردند مناسب تر است.