شبيه‌سازي و تحليل دنباله يك توربين بادي نمونه در مزرعه بادي با كمك ديناميك سيالات محاسباتي

شبيه‌سازي و تحليل دنباله‌ي يك توربين بادي نمونه در مزرعه ي بادي با كمك ديناميك سيالات محاسباتي

در اين مقاله، مكان مناسب جاي‌گذاري توربين باد وستاس در يك مزرعه بادي با كمك نرم‌افزار CFX-ANSYS تعيين شده است. ابتدا هندسه كامل توربين باد ايجاد شده و يك شبكه بي‌سازمان در اطراف پره‌هاي آن توليد مي‌شود. در ادامه، معادلات جريان روي توربين باد با اعمال معادلات اغتشاش و براساس معادله انتقال تنش برشي حل شده است. همچنين، كانتورهاي سرعت باد در دنباله و براي مزرعه بادي شامل دو توربين باد متوالي با فواصل مختلف، استخراج شده و به‌وسيله آن رفتار فيزيكي دنباله توربين ‌باد مشاهده شده است. با درنظرگرفتن دو توربين باد در فاصله‌هاي 5 و 5/7 برابر قطر روتور از يكديگر، پروفيل‌هاي سرعت استخراج شده و مشخص گرديد كه حداكثر كاهش سرعت باد در عبور از توربين در ارتفاعي تقريباً برابر با پايه توربين و به‌ترتيب در فواصل 8 و 12 برابر قطر روتور اتفاق افتاده است. نتايج نشان مي‌دهد كه بازده بيشينه مزرعه بادي درصورتي‌كه فاصله دو توربين 5 برابر قطر روتور و سرعت ورودي به ناحيه محاسباتي m/s10 باشد، 02/79 درصد است. زماني كه فاصله دو توربين 5/7 برابر قطر روتور و سرعت ورودي به ناحيه محاسباتي m/s15 باشد، مقدار بازدهي 52/78 درصد خواهد شد.

In this paper, configuration of ‘Vestas_V47’ wind turbines in a wind farm is investigated using computational fluid dynamics (CFD). First the geometry of wind turbine has been modeled, then unstructured mesh around the blades, nacelle and tower have been generated and finally the SST k-? model has been used for modeling the turbulence. Afterward wind’s velocity contour for a wind farm with two turbines extracted and characteristics of downstream wake has been calculated with different distances between turbines. Velocity profiles have been extracted by assuming distances 5D and 7.5 D between two turbines. As a result, maximum reduction in velocity has been occurred at nacelle height and in 8D and 12D respectively. According to the calculation and comparison maximum efficiency of wind farm when d=5D and v=12.5 m/s is 79.029% and with d=7.5 D and v=15m/s is 78.525%.