مطالعه عددی اثرات استفاده از گورنی فلپ (gf) در عملکرد پره ی توربین بادی محور افقی
چکیده
هدف اصلی این پروژه، ارائه ی راهکاری برای افزایش راندمان آئرودینامیک توربین های بادی محور افقی میباشد. یکی از روش های بهبود راندمان آئرودینامیک، استفاده از گورنی فلپ در پره ی توربین است. گورنی فلپ از یک صفحه ی تخت و کوچک تشکیل شده است که در لبه ی فرار، به صورت عمود بر طول کورد ایرفویل پره نصب میشود. محل قرار گیری گورنی فلپ به سمت ناحیه فشار است. گورنی فلپ توزیع فشار در سطح پایینی ایرفویل (ناحیه فشار) را افزایش می دهد. همزمان، گردابه های ایجاد شده در پایین دست جریان می توانند موجب تاخیر و یا حذف جدایش جریان در نزدیکی لبه ی فرار سطح بالایی ایرفویل شوند. استفاده از گورنی فلپ همچنین باعث افزایش قابل توجه در نیروی لیفت و افزایش محدود نیروی درگ (درگ فشاری) در زوایای حمله ی مختلف میشود.در این پروژه با طراحی و مقایسه ی دو توربین بدون گورنی فلپ و مجهز به گورنی فلپ با ارتفاع های مختلف (1%، 2%، 3% و 4% طول کورد در هر مقطع از پره ی توربین)، به مطالعه ی مشخصه های توربین های بادی محور افقی پرداخته ایم. نتایج نشان می دهد که افزودن گورنی فلپ با ارتفاع های مختلف، موجب افزایش نیروی مماسی و در نتیجه افزایش گشتاور موثر حول محور دورانی میشود. بنابراین ضریب توان و در پی آن عملکرد آئرودینامیکی توربین افزایش می¬یابد.به طور مثال، در حالت کارکرد عادی توربین (وقتی زاویه پیچ صفر درجه است)، با استفاده از گورنی فلپ با ارتفاع بهینه، ضریب توان تا 16.77 % افزایش می¬یابد.وقتی زاویه پیچ پره تغییر می¬کند افت شدیدی در ضریب توان توربین رخ می¬دهد. اما استفاده از گورنی فلپ از افت شدید توان جلوگیری می کند و بازه ی عملکرد توربین را افزایش می دهد. کاهش نیاز به گشتاور راه اندازی مزیت دیگر استفاده از گورنی فلپ میباشد.به عنوان مطالعه ی دیگر، طول بهینه ی گورنی فلپ مورد ارزیابی واقع شد. طول بهینه ی گورنی فلپ (65 تا70) درصد طول پره از نوک نتیجه گرفته شده است. از طرفی استفاده از گورنی فلپ موجب افزایش نیروی تراست نیز میشود. بنابراین ملاحظات سازه ای پره باید در نظر گرفته شود.در این پروژه از حل عددی جریان برای تعیین پارامترهای آئرودینامیکی استفاده کرده ایم. همچنین کدهای بی ای اِم برای تحلیل پارامترهای آئرودینامیکی و بررسی عملکرد توربین مورد استفاده واقع شده است.