تحسين التصميم الأيروديناميكي لشفرات التوربينات الريحية الصغيرة

Abstract

يهدف البحث الى تحسين التصميم الأيروديناميكي لشفرات التوربينات الريحية الصغيرة أفقية المحور للعمل عند سرعات رياح منخفضة وعند تدفق منخفض لرقم رينولدز وذلك من خلال اختبار طريقة التحسين القائمة على أساس استخدام بروفيلين مختلفين على امتداد الشفرة بهدف زيادة معامل القدرة حيث أن الشكل النهائي للشفرة المحسنة تكون من البروفيلين SD7062 وNACA23012. اتبعنا في هذا البحث منهجية تحليلية قائمة على النمذجة والمحاكاة حيث تم تشكيل خوارزمية تعتمد على نظرية دفع عنصر الشفرة BEMT لاستخراج البارامترات الأيروديناميكية المثالية للشفرات في ظروف التصميم. في البداية تم تصميم شفرتين من كل بروفيل على حدى اعتمادا على خوارزمية BEMT وتم تحليل أدائهما ضمن مجال سرعة رياح مفترضة m/s(7-4) V= و مجال نسبة سرعة طرف ، بعد ذلك صممت الشفرة المحسنة ذات البروفيلين وتم تحليل أدائها عند نفس الظروف السابقة. أجرينا محاكاة أيروديناميكية للشفرة المحسنة ذات البروفيلين في برنامج ANSYS باستخدام منهجية CFD بالاعتماد على معامل الاستطاعة، تم اختيار نموذج الاضطراب(Shear Stress Transport) k-ω sst. بينت نتائج المحاكاة في برنامج MATLAB و ANSYS و QBLADE أن معامل قدرة الشفرة المحسنة ذات البروفيلين 0.42 عند سرعة رياح 7m/s ونسبة سرعة طرف ، بينما كان 0.38 للعنفة ذات البروفيل NACA23012 و 0.35 للعنفة ذات البروفيل SD7062 حيث تطابقت نتائج النمذجة والمحاكاة في البرامج الثلاث.