مطالعه پارامتري توربين موج اقيانوسي (نوع ولز) بر روي بستر نوساني شناور: آناليزعددي

Parametric study of ocean wave turbine (Wells type) over the floating oscillating platform: A numerical analysis

امروزه، استفاده از انرژي‌هاي نو، به ويژه انرژي امواج اقيانوس، جايگاه خاصي در دنيا پيدا كرده است. يكي از روش‌هاي استحصال اين انرژي استفاده از توربين‌هاي محوري با هد پايين است. در اين مقاله، عملكرد يك توربين محوري موج اقيانوسي از نوع ولز، كه بر روي بستر نوساني شناور نصب مي‌شود، به صورت عددي مطالعه و بررسي شده است. طول بستر نوساني برابر با طول موج اقيانوس بوده كه توربين ولز در وسط آن قرار دارد. اين طراحي سبب دوبرابر شدن دبي ورودي به توربين و در نتيجه افزايش توان آن مي‌شود. در اين راستا معادلات حاكم شامل پيوستگي و مومنتوم با درنظر گرفتن مدل توربولانس SST k-? در دستگاه مختصات دوار حل شده‌اند. نتايج از طريق استقلال حل از شبكه و مقايسه با نتايج آزمايشگاهي راست‌آزمايي شده‌اند. نتايج نشان مي‌دهند كه با كم كردن لقي و رساندن آن به ميزان 2% وتر، بازده تا حدود 35% افزايش پيدا مي كند. همچنين،با تغيير زاويه پره نسبت به نوك آن از صفر تا 12 درجه در نسبت سرعت‌هاي مختلف، ميزان بازده در نقاط خارج از طراحي بهبود پيدا كرده است. استفاده از پره با پروفيل متغير باعث به تعويق افتادن پديده استال در مقاطع نزديك هاب مي شود. در انتها نتايج نشان مي‌دهند كه استفاده از پره‌هاي راهنما بين طبقات توربين سبب افزايش راندمان تا حدود 9 درصد شده است.

Nowadays, using renewable energies, specifically ocean wave energy, is of importance in the world. One of the methods by which this energy can be harnessed is through using axial turbines with low head. In this study, performance of an ocean wave axial turbine of Wells type installed on the floating oscillating platform has been numerically studied.The length of the oscillating platform is equal with the wave length of the ocean and the Wells turbine is installed at the center of oscillation platform. This design causes the inlet flow rate to be doubled which in turn increases the power. In this way, the governing equations include continuity and momentum equations have been solved considering k-?SST turbulence model in the rotating frame. The obtained results have been verified through mesh independency analysis and have been validated by comparison with the available experimental data. The results show that with decreasing the clearance by 2% of the chord length, the maximum efficiency, which is approximately 35%, will be gained. Moreover, by varying the blade angles from 0 to 12°atthe different flow coefficients, the turbine performance is improved at the off-design points. Also, employing a blade with variable profile will lead to postponing stall phenomena. Moreover, employing multistage turbines with guide vanes at the mid stage can improve efficiency by 9 percent.