بررسي اثر عملگر پلاسما تخليه سد دي‌الكتريك بر كنترل جدايش جريان اطراف مقطع بحراني پره توربين باد

Investigation of Single Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuator Effect on Separation Control of a Critical Section of Wind Turbine Blade

توربين‌هاي باد يكي از مهم‌ترين تجهيزات توليد انرژي تجديدپذير بوده و بهبود راندمان آنها منجر به بهره‌وري بيش‌ازپيش از انرژي‌هاي پاك مي‌شود. از جمله مشكلات عمده در كاربرد توربين‌هاي باد وقوع پديده جدايش جريان بر روي پره توربين است. در مقاله حاضر، اثر عملگر پلاسما تخليه سد دي‌الكتريك بر روي كنترل جدايش جريان اطراف يك مقطع بحراني پره توربين برق- بادي 660كيلووات طراحي‌شده در داخل ايران مورد بررسي قرار گرفته است. در ابتدا، آزمون تجربي جهت صحت‌سنجي و اطمينان از دقت مدل‌سازي‌ها صورت پذيرفت. پس از حصول انطباق قابل قبول، شبيه‌سازي‌هاي عددي دوبعدي با وجود عملگر پلاسما در شرايط عملكردي و زواياي حمله مختلف انجام گرفت. در مدل‌سازي عددي عملگر از اخيرترين مدل الكتروستاتيك ارتقايافته استفاده شده است. جريان عبوري از روي ايرفويل تراكم‌ناپذير و سرعت جريان آزاد 20متر بر ثانيه و مكان نصب عملگر در لبه حمله ايرفويل است. نتايج به‌دست‌آمده حاكي از تاثير قابل ملاحظه فركانس و ولتاژ عملگر بر ضرايب برآ و پسا و راندمان آيروديناميكي ايرفويل است. با افزايش فركانس و ولتاژ و در نتيجه القاي جريان و افزايش مومنتم داخل لايه مرزي بازيافت فشار در ناحيه ويك بهتر صورت گرفته و نقطه جدايش به تعويق مي‌افتد. روند خطي بين تاثير فركانس بر تغيير ضرايب آيروديناميكي ملاحظه شد. همچنين بهبود راندمان آيروديناميكي در اين مطالعه بيشتر از 800% و جابه‌جايي نقطه جدايش تا حدود 50% طول وتر حاصل شد

Wind turbines are one of the most important renewable energy production devices and improving their efficiency leads to more effective exploitation of clean energies. Flow separation on wind turbine blade is one of the major reasons of performance loss in wind turbines. The present paper investigates the effect of single dielectric barrier discharge plasma actuator (SDBD) placement on a critical section of wind-electric wind turbine blade (660kW)) designed inside country. An experimental investigation for assuring the validity of the numerical simulations has been performed. Then, two dimensional simulations were extended to evaluate the effect of plasma actuator performance on flow characteristics. Numerical simulations are based on the latest enhanced electrostatic plasma actuator models. The fluid flow is incompressible and the free stream velocity is about 20m/s. The results clearly indicate that frequency and voltage increase can significantly correct the flow pattern in post stall condition. A linear pattern has been achieved between the frequency and aerodynamic coefficients variations. The best improvement for the range under investigation is more than 800% for aerodynamic performance and approximately 50% for separation point delay