بهبود ضریب توان توربین بادی محورعمودی داریوس به کمک ایرفویل‌های تغییرشکل‌پذیر

تحقیقات در مورد استفاده از مواد هوشمند در بال هواپیماها برای افزایش عملکرد آن‌ها و به دنبال آن استفاده از مواد هوشمند در ایرفویل توربین‌های باد سال‌ها است که آغاز شده است. در این پژوهش، از دینامیک سیالات محاسباتی و معادلات ناپایای ناویر استوکس به روش میانگین‌گیری رینولدز برای توربین بادی داریوس مجهز به ایرفویل تغییر‌شکل‌پذیر به منظور تعیین مقطع بهینه پره استفاده شده است، 250 ایرفویل توسط نقاط کنترل تصادفی تولید، در نرم افزار گمبیت، به طور غیرسازمان‌یافته و به صورت شبکه لغزان شبکه‌بندی شدند، سپس در انسیس به صورت دوبعدی با استفاده از الگوریتم فشار ضمنی با تقسیم اپراتورها شبیه‌سازی شدند، نقاط کنترل و ضریب توان برای آموزش شبکه عصبی مورد استفاده قرار گرفتند و از الگوریتم ژنتیک برای بهینه‌سازی ضریب توان بهره گرفته شد. در این پژوهش از ایرفویل ناکا0015 به عنوان ایرفویل مبنا استفاده شده است، بهینه‌سازی برای دو حالت مختلف انجام شد. برای حالت اول (تعیین مقطع بهینه توربین در یک دور) میزان ضریب توان توربین بادی داریوس با مقطع بهینه واحد به میزان‌42% افزایش یافت که مقطع پره (ایرفویل) نیز ترسیم شد. برای حالت دوم (تعیین مقطع بهینه در هریک از چهار ناحیه چرخش روتور) نیز بهینه‌ترین مقاطع (ایرفویل) بدست آمدند، افزایش60% ضریب توان توربین نتیجه‌ی بهینه‌سازی برای حالت دوم بود.

improving the power coefficient of the darrieus vertical axis wind turbine with the aid of morphing airfoils

with the advent of smart materials in recent years, the aviation industry and airfoils have undergone many changes. research into the use of smart materials in aircraft wings to increase their performance and then the use of smart materials in wind turbine airfoils has begun. in this study, computational fluid dynamics and unsteady reynolds-averaged navier-stokes equations for a three-bladed darrieus wind turbine equipped with a morphing airfoil were used to determine the optimum blade cross-section. 250 airfoils were generated by random control points, in gambit software, they were unstructured and generated as a sliding mesh then they were simulated in 2d ansys by using pressure-implicit with splitting of operators algorithm. control points and power coefficient were used for artificial neural network training and the genetic algorithm was used to optimize the power coefficient. in this study, the base airfoil is naca0015. the results of that have been very effective. for determining the optimal cross-section of the turbine at a full round, the power coefficient of darrieus wind turbine with the optimal cross-section increased by 42%, and the blade section (airfoil) was also drawn. for determining the optimal cross-section in each of the four zones of the rotor), the most efficient sections (airfoils) in four-zone were obtained, increasing the turbine power coefficient by 60% was the result of this optimization.