دانلود مقاله ترجمه شده طراحی پره و آنالیز عملکرد توربین بادی

این مقاله، بهینه­سازی طراحی پره­های توربین بادی را از طریق بررسی روش­های طراحی و تحلیل عملکرد پره­ها مرور می­کند. کارهای تحقیقاتی که در حال حاضر در این زمینه انجام می­شوند، شامل طراحی هندسی و بهینه­سازی پره توربین بادی، تحلیل ایرودینامیکی، طراحی ساختاری پره توربین بادی و تحلیل دینامیکی هستند. طراحی هندسی پره، متغیرهای طراحی را معین می­کند، شامل ایرفویل­ها و ضریب­های ایرودینامیکی آنها، زوایای حمله، نسبت سرعت نوک طراحی، سرعت باد نسبی و طراحی، قطر موتور، شکل ایرودینامیکی پره با طول وتر و توزیع زاویه­ی نصب. در نتیجه پره عملکرد قدرتی بهینه خواهد داشت. هندسه­ی پره یک شکل ایرودینامیکی با وتر غیرخطی و توزیع زاویه نصب است که می­توان آن را از نظریه­ی BEM برای ایرفویل داده­شده با ضرایب ایرودینامیکی مشخص به دست آورد. در تحلیل ایرودینامیکی پره­ها، چهار نوع مدل ایرودینامیکی وجود دارند که می­توان از آنها برای پیش­بینی عملکرد ایرودینامیکی پره استفاده کرد، شامل مدل تکانه­ی المان پره (BEM)، مدل پنل بالابرنده و ورتکس، مدل خط عملگر و مدل دینامیک سیالات محاسباتی (CFD). از بین این چهار مدل، مدل دینامیک سیالات محاسباتی برای محاسبه­ی تاثیر ایرودینامیکی روی ایرفویل پره استفاده شده است. عدد رینولدز بحرانی و سرعت باد ثابت در طول تحلیل تحت مدل­های اغتشاش مختلف Viz، اسپالارت-الماراس، ک-اپسیلون  و جریان غیرلزج در نظر گرفته شده­اند. در طی بررسی مشاهده شده است که فقط مدل ک-اپسیلون نتایج بهینه را نشان می­دهد و زاویه حمله (AOA) 14 درجه، مقدار بهینه است که در آن مقدار ضریب برآ زیاد است و درگ در حالت کمینه قرار دارد.

1-مقدمه

باد، صورت مکانیکی انرژی خورشیدی است. بخش کوچکی (حدود 2 درصد) از تابش خورشیدی روی زمین به انرژی مکانیکی هوای متحرک، باد، تبدیل می­شود. سرعت و جهت باد بستگی به گرادیان فشار تحمیلی دارد، به علاوه­ی برخی نیروهای مشخص دیگر و به­علاوه­ی  جغرافیای محلی. باد یک جریان سیال آزاد است. وسیله­ی استحصال انرژی (از هر نوع آن) در داخل جریان غوطه­ور می­شود و فقط­می­تواند میزان مشخصی از کل انرژی در دسترس در جریان سیال را تبدیل کند، نه همه آن را. تبدیل انرژی از جریان سیال آزاد دارای محدودیت است زیرا گرفتن انرژی باعث کاهش سرعت جریان می­شود (کاهش انرژی جنبشی جریان)، و این عدد نمی­تواند به صفر برسد، چون جریان باید به حرکت خود  ادامه دهد و نباید کاملا متوقف شود. همچنین،  توربین مانعی برای حرکت جریان است. بعضی سیال­ها ممکن است از میان توربین رد نشوند و آن را دور بزنند...