ارايه مدل آيروديناميكي غيرخطي DMST به‌منظور بررسي رفتار آيروالاستيك مقطع پره انعطاف‌پذير توربين باد اچ شكل

Investigation of Aeroelastic Behavior of Straight Bladed Vertical Axis Wind Turbine Using by Nonlinear Flexible DMST (NFDMST) Aerodynamic Model

تحليل آيروديناميك توربين بادي محور عمودي از پيچيدگي بيشتري نسبت به توربين‌هاي محور افقي برخوردار است. در اين پژوهش به منظور بررسي رفتار آيروالاستيك مقطع پره توربين باد محور عمودي اچ شكل از تركيب مدل آيروديناميك DMST كه مربوط به توربين‌هاي محور عمودي است و مدل آيروديناميك ناپايا وگنر و همچنين مدل واماندگي استاتيكي استفاده شده است. بر اين اساس از مدل آيروديناميكي DMST كه مربوط به توربين بادي محور عمودي است، براي به دست‌آوردن دو پارامتر زاويه حمله و سرعت نسبي محلي استفاده شده‌است. از اين دو پارامتر در تركيب دو مدل آيروديناميك وگنر و واماندگي استاتيكي كه غيرخطي آيروديناميكي را لحاظ مي‌كنند، استفاده شده است و مدل جديد آيروديناميك غيرخطي NFDMST ارايه شده است. مقطع پره به صورت يك و دو درجه آزادي به منظور تحليل آيروالاستيسيته استاتيكي و ديناميكي مدل شده است. پره توربين باد محور عمودي در يك چرخش سرعت و زاويه حمله‌هاي متفاوتي را تجربه مي‌كند و هدف از بررسي شناخت رفتار مقطع پره انعطاف‌پذير، به دست آوردن سرعت ناپايداري در موقعيت‌هاي مختلف پره و مشاهده اثر غيرخطي‌هاي آيروديناميك و سازه است. نتايج بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه با لحاظ‌كردن آيروديناميك غيرخطي نتايج از دقت مناسب‌تري برخوردار است. همچنين با توجه به بررسي مدل يك و دو درجه آزادي نقطه طراحي به لحاظ آيروالاستيك در آزيموس 90- درجه است كه كمترين سرعت ناپايداري ديناميكي m/s2/45 است و تغييرات سرعت ناپايداري بالواره چرخان در يك دور چرخش حدود 6% است.

The aerodynamic of Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) is more complex than a horizontal axis wind turbine. In the present research, the combination of the Wagner unsteady aerodynamic model, static stall and Double Multiple Stream Tube (DMST) aerodynamic model have been used to investigate the aeroelastic behavior of VAWT. For this purpose, the DMST aerodynamic model, which is related to the vertical axis wind turbine aerodynamics model, has been used to obtain two parameters of the angle of attack and relative velocity. Then these two parameters have been applied to the Wagner nonlinear aerodynamics, which considers the effect of the static stall. This flexible nonlinear presented model based on DMST is called NFDMST aerodynamic model. One-degree of freedom of typical section and two-degree of freedom model have been investigated for static aeroelasticity and dynamic aeroelastic behavior, respectively. The VAWT blade experiences a variety of attack angles and relative velocity in a spin, so the goal is to obtain the instability velocity in a different position and consider the effect of aerodynamic and structure nonlinearity. The results show that the nonlinear aerodynamic model has accurate results and the aeroelastic design condition associated with -90degree azimuth angle, in which the minimum instability velocity is 45.2m/s. In addition, the change of instability speed of rotating airfoil in a spin is about 6%.