بررسي عملكرد آيروديناميكي ايرفويل ناكا 4412 در شرايط جريان ورودي نوساني

Investigation the Aerodynamic Performance of NACA 4412 Airfoil at oscillating inlet condition

امروزه با گسترده شدن بهره گيري از توربين هاي باد، بررسي رفتار توربين در شرايط واقعي جريان بالادست كه داراي ماهيت نوساني و يا ناپاياست، از اهميت زيادي برخوردار است. شناسايي مشخصه هاي ايرفويل هاي مورد استفاده در پره هاي توربين هاي بادي، مي تواند عملكرد واقعي توربين را با دقت قابل قبولي پيش بيني نمايد. در اين پژوهش، ايرفويل ناكا 4412 مورد مطالعه قرارگرفته و مشخصه هاي عملكردي آن در جريان مادون‌صوت در زواياي حمله و اعداد رينولدز مختلف استخراج شده است. بدين منظور از ديناميك سيالات محاسباتي جهت بررسي مشخصه هاي استاتيكي ايرفويل در حالت پايا و حالت ناپايابراي شرايط نوساني و با استفاده از مدل هاي توربولانسي اسپالارت‌‌آلماراس و K-ω بهره برده شده است. نتايج حل عددي انطباق قابل قبولي را با نتايج آزمايشگاهي نشان مي دهد. عملكرد ايرفويل براي حالت جريان باد متغير با زمان، بررسي و تاثير عدد رينولدز و تغييرات دامنه كاهيده انجام گرديد. نتايج نشان مي دهد، با افزايش مقدار پارامتر دامنه كاهيده، ضريب برآ افزايش پيدا مي كند، اما ضريب پسا بخصوص در زواياي حمله پايين، تغيير چنداني ندارد.

Nowadays, as the wind turbines become widespread, it is important to study the turbine behavior in real conditions which may be oscillatory or unsteady. Identifying the characteristics of airfoils used in HAWT blades in different operating conditions can predict the turbine’s aerodynamic performance with acceptable accuracy. In this research, NACA 4412 airfoil has been studied and its performance characteristics such as lift coefficients drag coefficient, surface pressure distributions in subsonic flow field at different angles of attack and Reynolds numbers have been investigated. For this purpose, RANS & URANS governing equations are employed for analysis of static & oscillating conditions respectively using two different turbulence models (Spallart- Almaras and "K-ω" ) have been used. Numerical solution results show acceptable agreement with experimental results. Furthermore, the aerodynamic characteristics with oscillating flow field and the effect of Reynolds number and reduced domain variation has been investigated. The results show that as the value of the reduced domain parameter increases, the lift coefficient increases, but drag coefficient, especially at low angles of attack, does not change significantly.