اثرات پارامترهاي نوسان ايرفويل توربين بادي در حضور سرعت لغزشي بر بارهاي آيروديناميك

Effects of Oscillation Parameters of a Wind Turbine Airfoil with Slip Velocities on Aerodynamic Loads

يك ايرفويل توربين بادي توسط ابزار ديناميك سيالات به منظور بررسي اثر نوسان ايرفويل و شرط مرزي لغزشي بر كارآيي آن تحليل شد. شرط مرزي لغزشي ناشي از اعمال سطح فوق آب گريز بوده است، چرا كه سيالات روي سطوح فوق آب گريز مي لغزند. سطوح فوق آب گريز مي توانند يخ زدگي پره را به تاخير بيندازند. اين سطح بر ناحيه لبه جلويي فرض شده است. يخ زدگي پره بيشتر مي تواند در اين ناحيه رخ دهد. پارامترهاي حركت نوساني ايرفويل به اندازه اي انتخاب شد كه پديده واماندگي ديناميكي مدل سازي شد. پديده واماندگي ديناميكي سبب افزايش شديد بارگذاري روي پره مي شود. واماندگي ديناميكي با ايجاد دو گردابه لبه جلويي وگردابه پشتي مرتبط است. سه فركانس كاهيده نوسان k=0.05,0.08,0.12 و سه اختلاف فاز ϕ=( -π)⁄2 ,0 ,π در طول هاي لغزشي متفاوت سطح فوق آب گريز بررسي شد. در اين راستا مدل گذار SST براي تحليل ايرفويل SD7037 در عدد رينولدز 104×Re=4 اعمال شده است. نتايج نشان داده اند كه اعمال يك سطح فوق آب گريز با طول هاي لغزشي نسبتا پايين نمي تواند در حركت نوساني ايرفويل مفيد باشد؛ اما در طول هاي لغزشي بيش از 100ميكرون، ضرايب آيروديناميك تغيير زيادي كرد. در بيشترين فركانس نوسان، ضرايب برآ و پسا به ترتيب به اندازه 12 و 40% كاهش يافت. افزايش طول لغزشي تشكيل گردابه و زاويه ي واماندگي را به تعويق انداخته است.

A wind turbine airfoil was analysed, using computational fluid dynamics (CFD) to study the oscillating effects and slip boundary conditions. The slip boundary condition is due to applying superhydrophobic surface. Fluids on these surfaces are repelled. The superhydrophobic surface can delay the icing on blades. The surfaces is assumed at the leading edge; the icing can occur on this region. The chosen oscillation parameters was enough for modelling dynamic stall. The dynamic stall cause a severe loading on the blade. This phenomenon is depicted by two vortices: leading edge vortex and trailing edge vortex. Three reduced frequencies are considered: k=0.05,0.08,0.12 in a range of ϕ=( -π)⁄2 ,0 ,π slip lengths. In this regard, the Transition-SST model is applied for SD7037 airfoil withRe=4×〖10〗^4. The results showed that applying a superhydrophobic surface with low values of the slip length cannot be appropriate during the oscillating motion; but at the slip lengths larger than 100 microns, the aerodynamic coefficients are significantly changed. At the highest reduced frequency, the lift and drag coefficients are reduced about 12% and 40%, respectively. Increasing the slip length postponed the vortex formation and stall angle.