مقايسه مدل هاي واماندگي ديناميكي با استفاده از رويكرد عددي و نيمه تحليلي در ايرفويل توربين بادي

Comparison of dynamic stall models using numerical and semi-empirical approaches for a wind-turbine airfoil

در اين پژوهش، مدل هاي نيمه تحليلي و عددي موجود كه به منظور بررسي اثرات وا ماندگي ديناميكي مورد استفاده قرار مي‌گيرند با هم مقايسه شده اند، و نقاط قوت و ضعف هر كدام بيان مي‌گردد. مقايسه نتايج شبيه‌ سازي، با استفاده از داده هاي آزمايشگاهي انجام شده است. روش‌هاي نيمه تحليلي مورد بررسي، روش ليشمن-بدووس، روش اسنل و روش اونرا مي باشند و براي شبيه سازي عددي از روش حجم محدود در محيط نرم افزار فلوئنت استفاده شده است. ضريب برا با استفاده از همه روش‌هاي ياد شده براي حالت هاي مختلف به دست اورده شده است و براي به دست اوردن ضريب پسا در حالت ديناميكي از روش هاي عددي و ليشمن- بدووس استفاده مي‌شود. پارامتر هايي كه براي مقايسه مدل هاي مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند، ميزان بيشينه ضريب نيروي برا و زاويه حمله رخداد ان، ميزان خطا در فاز افزايش زاويه حمله و ميزان خطا در فاز كاهش زاويه حمله مي‌باشند. نتايج نشان مي‌دهند كه از بين روش هاي نيمه تحليلي، روش ليشمن- بدووس دقت بيشتري در پيش بيني ضريب برا دارد، و روش عددي اگرچه مي تواند جزئيات بيشتري از جريان را نسبت به روش هاي نيمه تحليلي مورد بررسي قرار دهد، اما اين روش به خصوص در فاز كاهش زاويه حمله خطا دارد. نتايج شبيه سازي ضريب پسا نشان مي‌دهد كه روش عددي دقت بيشتري در پيش‌بيني اين ضريب نسبت به روش ليشمن- بدووس دارد. نتايج به دست آمده مي‌تواند محققان را در انتخاب مدل مناسب واماندگي ديناميكي براي بررسي ايرو ديناميكي توربين هاي بادي ياري كند.

In this paper, the Semi-Empirical and numerical methods that can be used to investigate the effects of dynamic stall in wind turbine blades are compared with each other, and the capabilities of the methods are studied. The Semi-Empirical Leishman-Beddoes (L-B), Snel and ONERA methods have been used, and the finite volume method was being used for numerical simulations. The experimental measurements have been used in order to compare the methods. The lift coefficient is calculated by all the methods, and the drag coefficient has been computed by the numerical and Leishman-Beddoes methods. The parameters have been used in order to compare the methods, are the maximum lift coefficient value, the angle of attack of the largest lift coefficient, the error at upstroke phase and the error at down stroke phase. The results show among the semi-empirical models; the L-B method has the highest precision to predict the lift coefficient, and although the numerical method can investigate the flow with more details, but the error percentage at the down stroke phase is higher than expectations. The results from the drag coefficient modeling show that the numerical method can predict this coefficient better than the L-B method. The results also can help researchers to select the best dynamic stall model in order to investigate the wind-turbine aerodynamics.