بهينه‌سازي عددي هندسه هيدروفويل يك پره توربين هيدروليكي داريوس به كمك شبكه بندي ديناميكي و روش طراحي مركب مركزي

Numerical optimization of hydrofoil geometry for a Darrieus hydraulic turbine using dynamic mesh and central composite design

در اين پژوهش، يك توربين هيدروليكي داريوس مبنا براي كاربردهاي توليد توان انتخاب و هندسه هيدروفويل به كار رفته به عنوان پره در آن با استفاده از روش طراحي مركب مركزي كه از زير مجموعه‌هاي روش سطح پاسخ مي‌باشد، جهت افزايش ضريب تورك بهينه‌سازي شده است. بدين منظور با ثابت نگه داشتن تمامي فاكتورهاي عملكردي توربين، با استفاده از منحني پارسك شكل هيدروفويل پارامتري مي‌شود و ضريب تورك توربين به عنوان تابعي از پارامترهاي منحني پارسك توصيف كننده شكل هيدروفويل با روش طراحي مركب مركزي تخمين زده مي‌شود. نقاط ماكزيمم تابع حاصل، همان هندسه بهينه پره توربين مي‌باشد. براي مشخص كردن ضريب تورك توربين از حل عددي گذراي دو بعدي جريان سيال تراكم ناپذير، لزج و مغشوش به روش حجم محدود حول توربين، استفاده شده است. نتايج نشان از افزايش چهار درصدي ضريب تورك با هيدروفويل بهينه شده مي دهد.

In this study, a Darrieus hydraulic turbine for power generation applications is chosen and the response surface methodology (RSM) based on central composite design (CCD) is applied to obtain the optimized design for its hydrofoil geometry to increase the torque coefficient. For this aim, all turbine performance factors, except hydrofoil geometry, were considered to be constant and the turbine torque coefficient was estimated as a function of hydrofoil geometry using Parsec hydrofoil function by CCD technique. Optimized geometry of the turbine blade is the maximum points of the proposed function by RSM. To determine the turbine torque coefficient, two dimensional and transient numerical simulation for incompressible fluid flow using finite volume method is considered. Results show that the optimized geometry increases the torque coefficient about four percentages.