توربین باد محور افقی، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

شرح پروژه (توربین باد)

هدف از این مسأله، شبیه سازی عددی یک توربین باد محور افقی (HAWT) با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

در مسأله حاضر، فرض بر این است که توربین بادی با سرعت چرخشی 72 رادیان‌برثانیه در حال چرخش است، در حالی که هوا با سرعت 15 متربرثانیه می‌وزد.

این شبیه سازی نشان می‌دهد که چگونه هوا در اطراف پره‌های توربین بادی با ارائه پارامترهای حل مختلف رفتار می‌کند.

هندسه مدل حاضر به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر (Design Modeler) طراحی شده است. سپس مش بندی مدل حاضر با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (ANSYS Meshing) انجام شده است. مش بندی از نوع بدون سازمان (unstructured) بوده و تعداد شماره 2696011 سلول ایجاد شده است.

روش‌های استفاده شده

روش قاب‌های مرجع چندگانه (multiple reference frames (MRF)) یا قاب متحرک (Frame Motion) برای مدل‌سازی حرکت چرخشی توربین بادی فعال است. شبیه سازی مستقل از زمان است و از حلگر پایای زمانی (steady-state) استفاده شده است.

برای مدل توربولانسی، از مدل SST K-Omega انتخاب شده است.

نتایج

از آنجایی که هدف اصلی موضوع بررسی حرکت هوا حول یک توربین بادی محور افقی است، کانتورهای (contour) مربوط به آن را می‌توان در شکل‌ها نشان داد. کانتورهای دو بعدی مربوط به فشار، سرعت و شدت آشفتگی (turbulent intensity) به دست آمد.

در مورد تغییرات فشار، قابل مشاهده است که مقدار فشار هوا با فاصله از هاب (hub) افزایش می‌یابد. همچنین، برای پارامتر شدت آشفتگی صادق است.

سرعت پره‌های توربین با دور شدن از هاب افزایش می‌یابد، همان‌طور که گردابه‌های ایجاد شده در پشت آن‌ها نیز افزایش می‌یابد.