بررسی عددی اثر هندسه‌ی افزونه نوک پره‌ی یک توربین باد محور افقی بر افزایش توان تولیدی آن

یکی از راه‌های افزایش توان توربین بادی محور افقی بدون تغییر در بدنه‌ی پره‌ی اصلی توربین، اضافه کردن افزونه‌ی مناسب به نوک پره است. در این پژوهش، افزونه‌های مختلفی به نوک یک توربین بادی اضافه شده و اثر هر یک بر توان تولیدی مورد بررسی عددی قرار گرفته است. معادلات جریان پایا برای شبیه سازی جریان حول پره مورد استفاده قرار گرفت و هفت افزونه مختلف برای عملکرد آئرودینامیکی پره طراحی گردید. نتایج بررسی عملکرد افزونه ها نشان می‌دهد که افزونه‌های نوک باریک‌شونده و شارکتیپ کمترین افزایش توان را ایجاد می‌کنند. بالچه‌های سطح مکش (به سمت پایین دست جریان) و سطح فشار (به سمت بالادست جریان) بدون زاویه عقبگرد، توان را به ترتیب %5.23 و %9.6 افزایش دادند و مشاهده شد که بالچه‌ی سطح فشار در مقایسه با بالچه‌ی سطح مکش عملکرد بهتری دارد. همچنین اضافه کردن زاویه عقبگرد به بالچه‌ها موجب بهبود عملکرد پره‌ می‌شود، و بالچه‌های سطح فشار و مکش با زاویه عقبگرد توان تولیدی را نسبت به پره‌ی مبنا به ترتیب %11.87 و %13.25 افزایش دادند و افزونه‌ی بالچه‌ی سطح فشار با زاویه عقبگرد بهترین عملکرد را در میان همه‌ی افزونه‌ها داراست و می‌تواند بدون تغییر در هندسه‌ی پایه‌ی توربین تنها با افزودن یک بالچه 28 سانتی متری به پره با شعاع 553 سانتی‌متری توربین، توان تولیدی آن را تا %13.25 افزایش دهد.

a numerical investigation on the effect of blade tip shapes on power generation of a horizontal axis wind turbine

a way to increase the generated power of an available wind turbine blade without changing its base shape is to add proper add-on to the blade tip. in this paper, seven tip add-ons are added to the blade tip of the nrel phase vi wind turbine, and their effect on generated power is studied using computational fluid dynamics. reynolds averaged navier-stokes equations are used with k-ω sst turbulence model to simulate the flow over the blade. results show that the tapered tip add-on does not have a notable effect on generated power, while the shark-tip add-on increases the output power by about 4%, which is a minor increase comparing to the other add-ons. the suction surface and pressure surface winglets (without sweepback) increase the power generated by 5.23% and 9.6% respectively, which shows the superiority of pressure surface winglet over suction counterpart. afterwards, sweepback is added to winglets, showing 11.87% and 13.25% power increase for suction surface and pressure surface winglets respectively, which shows the positive effect of sweepback angle in generated power increase. this is obtained by only a 28 cm add-on to the base blade with a radius of 553 cm.