شبیه سازی دوبعدی توربین داریوس تیغه مستقیم با استفاده از مدل 6dof

توربین داریوس یکی از انواع توربین های بادی محور عمودی است که علی رغم ساختار ساده، تحلیل بسیار پیچیده ای دارد. در این مطالعه با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، برهم کنش جریان باد و تیغه های صلب، با در نظر گرفتن ممان اینرسی، در روند افزایش سرعت روتور توربین بادی داریوس از نوع تیغه مستقیم مورد بررسی قرارگرفته است. معادلات اساسی در نرم افزار انسیس فلوئنت بر اساس روش حجم محدود گسسته و توسط الگوریتم پیزو حل شده است. شبیه سازی به صورت غیر پایا و از شبکه پویا برای بررسی حرکت روتور استفاده شده است. در مطالعات پیشین سرعت توربین به صورت ثابت و جز داده های مساله فرض می شد. اما در این پژوهش با استفاده از مدل 6dof با محاسبه برآیند نیروهای وارد بر جسم (نیروهای آیرودینامیکی ناشی از جریان باد وارد بر تیغه ها و نیروهای مکانیکی شامل اصطکاک و گشتاور ناشی از بار ژنراتور) از قانون دوم نیوتن شتاب، سرعت و موقعیت لحظه ای توربین محاسبه می شود. نتایج توانسته حرکت روتور را از لحظه سرعت صفر تا زمانی که توربین به سرعت نهایی خود می رسد شبیه سازی کند. با شبیه سازی روند افزایش سرعت، علل کاهش گشتاور در سرعت دورانی پایین تر از حد بهینه بررسی شده و نشان داده شده واماندگی بالا و گریز جریان باد از داخل روتور بدون برخورد با تیغه ها در سرعت های دورانی پایین موجب افت توان تولیدی می شود. علاوه بر این نتایج نشان می دهد ممان اینرسی نقش مهمی بر فرکانس و دامنه ی سرعت زاویه ای، نوسانات گشتاور خروجی و توان خروجی توربین داشته که در تحلیل مکانیکی پره ها از جمله پدیده خستگی از اهمیت زیادی برخوردار است.