تحليل جريان ناپايا حول يك ايرفويل توربين باد نوساني توسط كد متن باز OpenFOAM

Unsteady Flow Analysis of an Oscillating Wind Turbine Airfoil Using OpenFOAM

در اين مطالعه عددي با استفاده از كد متن­ باز OpenFOAM، جريان هواي دو بعدي بر روي يك ايرفويل توربين باد در دوحالت ثابت و نوساني با عدد رينولدز متوسط 400000 بررسي شده است . پره ­هاي توربين باد به علت جريان ناپاياي اطراف آن در معرض حركت ­هاي نوساني مختلفي قرار مي ­گيرند كه حركت پيچشي سينوسي به عنوان يكي از حركت­هاي پايه نيازمند بررسي دقيق مي ­باشد تا از ايجاد بارهاي وارده ناشي از پديده واماندگي ديناميكي بر پره­ هاي توربين باد جلوگيري شود. هدف اين مقاله، افزايش دقت در پيش­ بيني و تحليل پيرامون پديده ­هاي ناپاياي بوجود آمده در حركت پيچشي يك ايرفويل NACA سري 6 توربين باد در نواحي نزديك و بعد از واماندگي استاتيكي مي­ باشد. جهت اعتبارسنجي نتايج عددي، از داده ­هاي تجربي موجود كه در اختيار نويسندگان مي ­باشد استفاده شده است. با توجه به نتايج بدست آمده مشاهده مي ­شود كه شبيه ­سازي عددي با مدل ­سازي آشفتگي به روش k-ω-SST با تصحيح­ گر رينولدز پايين، دقت بالايي را در ثبت پديده ­هاي فيزيكي موجود و درنتيجه در تخمين ضرايب آيروديناميكي و ضريب فشار حول ايرفويل نوساني در نواحي مختلف فراهم مي ­آورد.

Using OpenFOAM, numerical simulations of two-dimensional flow past a stationary and harmonically pitching wind turbine airfoil at a moderate value of Reynolds number (400000) have been carried out in the current study. Wind turbine blades are subject to different oscillating motions due to unsteady flow around them. Therefore, sinusoidal pitching motion as one of the basic motions in an unsteady oscillation is needed to be thoroughly investigated. This helps to reduce the loads on blades occurring due to dynamic stall phenomenon. The aim of this numerical study is to enhance the accuracy in prediction and analysis of unsteady phenomena around an oscillating NACA 6-series airfoil at near- and post-static stall regions. The experimental data possessed by the presenting authors are considered for validation. In most cases as the results demonstrate, the numerical simulation along with turbulence modelling using k-ω-SST with low-Re correction can accurately capture the physical phenomena related to unsteady pitching motion and hence, highly precise aerodynamic coefficients and pressure coefficients around the airfoil will be obtained at different stall-wise regions.