بررسي اثر زاويه گام و طول وتر پره بر ضريب توان توربين انرژي جنبشي آب

Effects of chord length, blade pitch angle on hydrokinetic turbine’s power coefficient

عملكرد توربين‌هاي انرژي جنبشي آب بستگي به عوامل مختلفي از قبيل پارامتر‌هاي هندسي پره (زاويه گام، اندازه وتر، شكل هيدروفيل مورد استفاده و ...)، پارامتر‌هاي سينماتيكي (نظير سرعت جريان آب، سرعت دوراني و ...) و همچنين عواملي مانند نسبت نوك سرعت، موقعيت قرارگيري توربين در كانال دارد. در اين پروژه با استفاده از ديناميك سيالات محاسباتي و نرم افزار تجاري انسيس فلوئنت 16 به شبيه سازي توربين انرژي جنبشي آب پرداخته شده‌است. در حل عددي از مدل مرجع مختصات چندگانه و مدل آشفتگي تنش برشي انتقالي استفاده شده‌است. براي اطمينان از نتايج عددي استقلال از شبكه مورد بررسي قرار گرفته‌است. همچنين تحليل عددي با نتايج تجربي اعتبارسنجي شده‌است. ابتدا براي بررسي اثر زاويه گام پره و طول وتر روي ضريب عملكرد، سه اندازه‌ي مختلف وتر در نظر گرفته شده‌است و زاويه گام‌هاي مختلف ( °0 تا °16) در نسبت نوك سرعت متفاوت (2.17 تا 6.22) مورد بررسي قرار گرفته و بيشترين ضريب توان به مقدار 38 در زاويه °10 و طول وترcm 676/1 اتفاق مي‌افتد. بر اساس نتايج زاويه گام و اندازه وتر روي تعويق واماندگي موثر مي باشد.

Hydrokinetic turbine performance depends on different parameters such as blade geometrical parameters (i.e. chord length, blade pitch angle, hydrofoil shape, blade yaw angle etc.) Kinematic parameters (i.e. water speed, rotational speed etc.) and other important parameters include tip speed ratio (TSR) and the location of turbine in the channel or river bed. In this project Computational fluid dynamics (CFD) and commercial software ANSYS Fluent 16 are used to simulate hydrokinetic turbine. In numerical simulation multiple reference frame (MRF) model and the shear-stress transport k-ω SST turbulence model are used. The grid independency is studied to ensure of numerical results. Also, the results are validated with experimental data. At first, to investigate the effect of blade pitch angle and chord length on power coefficient, three different chord lengths were considered and blade pitch angle over a range of blade pitch angles (0° to 16°) with TSR (2.17 to 6.22) are studied .The results show that maximum power coefficient was found at 10° blade pitch angle with 1.676 cm chord length .Based on the results, stall delay depends on blade pitch angle and chord length.