بررسی عددی تاثیر زاویه گام های ثابت و متغیر پره بر واماندگی دینامیکی جریان حول پره توربین بادی داریوس

توربین داریوس توربین بادی محور عمودی بر پایه نیروی برآ است که به دلیل طراحی ساده و عدم وابستگی به جهت باد مورد توجه محققان قرارگرفته است. به دلیل افزایش زاویه حمله پره در سرعت‌های نوک پایین و ایجاد واماندگی دینامیکی، در اساس این توربین‌ها با مشکل خود راه‌اندازی مواجه بوده و بازدهی کم تری نسبت به توربین های بادی محور افقی دارند. در این مقاله، اثرات زاویه گام پره بر کاهش واماندگی دینامیکی این توربین بادی داریوس بررسی شده و یک سامانه تنظیم زاویه گام (با زاویه گام متغیر پره) پیشنهاد شده که می‌تواند دامنه و نرخ افزایش زاویه حمله در یک دور چرخش توربین را در مقایسه با توربین با زاویه گام ثابت تغییر داده و اثرات منفی واماندگی دینامیکی را از بین ببرد. در این مطالعه، شبیه‌سازی‌ها به‌صورت غیردائمی و دوبعدی و با استفاده از cfd انجام شده و برای چرخش روتور توربین از روش شبکه‌بندی متحرک استفاده شده است. با مقایسه پره‌هایی با زوایای گام ثابت مختلف (°3± و°6 ± و°9± و°12±) نتیجه‌گیری شد که تنظیم گام در زاویه °3سبب به تاخیر افتادن جدایش جریان و کاهش واماندگی دینامیکی می‌شود. همچنین، مشاهده شد که یک توربین داریوس مجهز به زاویه گام متغیر می‌تواند در سرعت‌های نوک کم جدایش جریان را روی پره‌ها از بین ببرد و با به تاخیر انداختن یا حذف واماندگی دینامیکی، سبب افزایش بازدهی در طی تمامی سرعت‌های کاری توربین (در مقایسه با توربین با زاویه گام ثابت) شود.

Numerical Investigation of the Effect of Fixed and Variable Pitch Angle Blade on Dynamic Stall of Flow Field Around Darrieus Wind Turbine Blade

The Darrieus liftbased VAWT has been studied by many scientists due to its simplicity of design and the wind direction independency. Due to increasing angle of attack and dynamic stall at low tip speed ratios, these wind turbines have the inherent problem of selfstarting inability and produce less power's compared to that of horizontal axis wind turbines. In this study, the effects of variable blade pitch angle mechanism on decreasing dynamic stall have been investigated. Finally, a pitching system (variable pitch Darrieustype wind turbine) has been proposed, which can reduce both the blades, oscillating motion and the magnitude of the angle of attack in one revolution, compared to that of conventional VAWT. In this study, unsteady twodimensional simulation is conducted, using CFD with moving mesh the rotating rotor. Simulation of different preset pitch angles of ±3° and ±6° , ±9° and ±12°, it is concluded that adjustment of pitch angle about 3°, causes a delay in flow separation and control dynamic stall. It was also observed that a variablepitch blade turbine can suppress flow separation on its blades at low tip speed ratios. This leads to delay or elimination of dynamic stall and results in a higher efficiency during the range of turbine operation compared to that of fixedpitch blade Darrieus turbines.