بررسي عددي پديده‌ي دنباله در توربين‌هاي دو و سه‌پره‌ي جريان جزر و مدي

Numerical Investigation of Wake Phenomenon for 2-bladed and 3-bladed Tidal Current Turbines

در اين مقاله پديده دنباله، در توربين­ هاي جريان جزر و مدي دو پره و سه پره مورد بررسي قرار گرفته است. جهت تحليل، از روش ديناميك سيالات محاسباتي در قالب نرم ­افزار ANSYS-FLUENT استفاده شده است. در ابتدا، توربين­ ها در مقادير مختلف سرعت نسبي نوك پره مورد ارزيابي قرار گرفتند و بيشينه توان توليدي آن ها محاسبه گرديد. سپس، ناحيه دنباله براي شرايط بيشينه توان توليدي مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه در سرعت نسبي نوك پره برابر با 5، بيشينه ضريب توان براي هر دو توربين قابل استحصال است كه مقدار آن براي توربين سه پره معادل با 0/35 و براي توربين دو پره برابر با 0/28 مي باشد. همچنين، پديده دنباله در توربين هاي دو پره نسبت به توربين سه پره زودتر به پايان مي رسد به گونه اي كه؛ در فاصله اي معادل با سيزده برابر قطر توربين نسبت به محل قرارگيري آن، مقدار سرعت براي توربين دو پره به 87% سرعت اوليه و براي توربين سه پره به 81% سرعت اوليه خود بازگشته است. بنابراين، با در نظر گرفتن توان توليدي بالاتري كه از توربين­هاي سه پره قابل استحصال است، زماني كه مساحت به كار گرفته شده به منظور ايجاد مزرعه اهميت كمتري داشته باشد، مي ­توان با چيدمان سه پره توان بيشتري را از مزرعه برداشت كرد. بالعكس، زماني كه مساحت مزرعه از اهميت خاصي برخوردار باشد، توربين ­هاي دو پره براي استفاده مناسب تر به نظر مي رسند.

In this paper, the effect of wake phenomenon on the performance of 2 and 3 bladed tidal current turbines have been investigated. Computational fluid dynamics analysis using ANSYS-FLUENT has been conducted. Initially, turbines were evaluated at the different values of the tip speed ratio and the maximum power coefficient was estimated. Then, the wake distance was evaluated for this maximum power coefficient. Results showed that at the tip speed ratio of 5, the maximum power coefficient for both turbines was achievable which were 0.35 and 0.28 for a 3 and 2-bladed turbines, respectively. Also, the wake phenomenon in 2-bladed turbine terminated earlier than 3-balded, so that; at a distance after the turbine which was equal to the thirteen times more than the turbine diameter, the flow velocity returned to 87% and 81% of initial flow velocity for 2 and 3-bladed turbines, sequentially. Considering the results, 3-bladed turbines are justified to use when there is no restriction for the area of the tidal farm while the maximum power extraction is the main objective. Conversely, 2-bladed turbines seem to be more appropriate where the tidal farm area is the particular of importance.