شبيه سازي عددي و مطالعه پارامتري يك توربين بادي دوباله نوسان كننده

Numerical Simulation and Parametric Study of an Oscillating Twin-Wing Wind Generator

حركت پيچشي و انتقالي همزمان يك ايرفويل در معرض جريان هوا مي تواند همچون يك توربين بادي از جريان ورودي انرژي دريافت نمايد. اين امر در صورتي امكان پذير است كه پارامترهاي موثر بر عملكرد اين توربين به صورت مناسبي انتخاب شده باشند. در اين تحقيق جريان غيردايم دوبعدي حول يك توربين بادي دوباله با حركت متقارن با استفاده از نرم افزار تجاري FLUENT مورد بررسي قرار گرفته است. به منظور شبيه سازي حركت پيچشي- انتقالي ايرفويل نوسان كننده از شبكه اي ديناميك يا متحرك استفاده شده است. با بررسي پارامترهاي مختلف هندسي، حركتي و لزج، ضمن بررسي تاثير هر يك از اين پارامترها، نقشه راندمان دريافت انرژي در بازه گسترده اي از فركانس ها و دامنه هاي پيچشي براي ايرفويل ناكا 0015 در رينولدز 4100، ترسيم شده است. نتايج مطالعه پارامتري نشان مي دهد كه پارامترهاي مربوط به حركت همچون دامنه حركت انتقالي و فركانس، تاثير بسزايي روي عملكرد ايرفويل دارد، در حالي كه پارامترهاي هندسي از درجه اهميت كمتري برخورداند. همچنين نتايج تحقيق در رابطه با ايرفويل دوباله در مقايسه با حالت تك باله نشان مي دهد كه استفاده از اين تركيب ميتواند راندمان سيستم را تا 7% افزايش دهد و به مقدار قابل توجه 49% برساند.

An airfoil that is heaving and pitching simultaneously may extract energy from an oncoming flow, acting as a turbine. The extracting energy from a flow is possible if the effective parameter in performance of turbine is selected properly. In this study, the theoretical performance of an oscillating twin-wing wind generator is investigated through unsteady two-dimensional laminar-flow simulations, using the commercial computational fluid dynamics code FLUENT. Computations By examining various geometric, motor, and slippery parameters and investigating the effect of each of these parameters, we present a mapping of power-extraction efficiency in the frequency and pitching amplitude domain for a NACA 0015 airfoil at a Reynolds number of 41000. Results of a parametric study show that motion-related parameters such as heaving amplitude and frequency have a strong effect on airfoil performances, whereas geometry parameters turn out to play a secondary role. A power extraction efficiency of 49% is reached by twin-wing parallel configuration. This configuration improve the efficiency by around 7% as compared to the single foil configuration.