بررسي عددي عملكرد آيروديناميكي مقطع جديد پره توربين بادي مگنوس

Numerical investigation of magnus wind turbine new blade section performance

نسبت ضريب برآ به ضريب پسا در پره هاي توربين بادي، از پارامترهاي تاثيرگذار در ضريب توان توربين بادي است. با توجه به كارآيي توربين هاي بادي مگنوس در سرعت هاي كم وزش باد، اين نوع توربين ها مورد توجه بسياري از محققين بوده است. در كار حاضر، هندسه جديدي براي مقطع پره توربين هاي بادي مگنوس معرفي مي شود. هندسه معرفي‌شده، برپايه هندسه تردميل است با اين تفاوت كه قطر دايره ابتداي آن از قطر دايره انتهاي آن بيشتر است. در كار حاضر با قرار دادن اين هندسه در معرض جريان هوا با سرعت كم و ايجاد سرعت مماسي روي سطح، تاثير آن بر ضرايب برآ و پسا به روش عددي بررسي مي شود. اثر ايجاد سرعت مماسي روي سطح در سرعت‌ها و زواياي حمله مختلف بررسي مي‌شود و با وضعيت سطح بدون سرعت مقايسه مي‌گردد. نتايج نشان مي‌دهد به‌ واسطه سرعت مماسي سطح ، ضرايب برآ و پسا و نسبت اين دو ضريب تغيير چشمگيري مي‌يابد. در اثر حركت مماسي سطح، بيش‌ترين نسبت ضريب برآ به پسا مربوط به زاويه حمله صفر درجه بوده كه مقدار آن برابر با 109 است. علاوه بر اين، بيشينه نسبت ضريب برآ به پسا در زاويه حمله 5 درجه برابر 81، در زاويه حمله 10 درجه برابر 64 و در زاويه حمله 15 درجه برابر 57 است. قابل‌ذكر است كه نتايج اين روش جهت تعيين سرعت گردش مناسب سطح، با توجه به زاويه حمله و سرعت جريان هواي آزاد، براي رسيدن به بيشترين نسبت ضريب برآ به ضريب پسا قابل‌استفاده خواهد بود.

The ratio of lift to drag coefficient in wind turbine blades is one of the most important parameters affecting the power coefficient of wind turbines. Due to the performance of Magnus wind turbines in low speed air flow, such turbines are attractive for research centers. In the present work, a new geometry for the blades of Magnus wind turbines is defined. The defined geometry is based on the geometry of a Treadmill with the difference being that the diameter of its leading circle is greater than that of its trailing one. In the present work, the body is assumed to have a low speed air flow while a tangential velocity is applied to the airfoil surfaces and then, its effect on the lift and drag coefficient is studied by numerical method. The effect of generated tangential velocity on the surfaces is investigated for different air flow speed and attack angles, and its results are compared with those for stationary surfaces. The results show that generating tangential velocity along the surfaces causes the lift and drag coefficients and their ratio to be varied considerably. By the tangential movement of the surfaces, the maximum ratio of lift to drag coefficient occurs in zero attack angle which is equal to 109. Moreover, maximum magnitude of lift to drag coefficient for attack angles 5, 10, and 15 degrees are 81, 64, and 57, respectively. It should be mentioned that the results of this study can be used for determining the proper tangential velocity according to attack angle and air flow velocity to reach the maximum ratio of lift to drag coefficient.