بررسی عددی اثر حضور توربین انرژی جنبشی آب بر میدان جریان یک کانال روباز با مقطع مرکب

امروزه به دلیل مشکلات زیست محیطی نیروگاه های برق آبی، استفاده از توربین های انرژی جنبشی آب افزایش قابل توجهی داشته است. مطالعات پیشین در این نوع توربین، اغلب در کانال مستطیلی انجام شده است و حضور توربین در کانال با مقطع مشابه رودخانه ها مورد بررسی قرار نگرفته است. در این مطالعه، اثر حضور توربین در کانال مرکب به روش عددی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور مدل سازی نحوه حرکت توربین، از روش دستگاه مرجع متحرک بهره برده شده است. نتایج نشان داد که میدان جریان و توزیع فشار در اثر حضور توربین تغییر می کند، به نحوی که به جای تشکیل سلول های جریان ثانویه در کانال مرکب، جریان ثانویه از سمت سیلاب دشت مخالف به سمت سیلاب دشتی که توربین در آن قرار دارد، تشکیل می شود. به علاوه مشاهده شد که حضور توربین موجب تشکیل یک ناحیه با سرعت کم در پشت و نواحی پر سرعت در اطراف توربین می گردد. نتایج نشان داد که با تغییر سرعت جریان ورودی، میدان جریان تاثیر می پذیرد. لذا، می توان نتیجه گیری نمود که در سرعت های پائین جریان، تاثیر حضور توربین انرژی جنبشی آب بر میدان جریان کمتر باشد، هر چند که میزان تولید انرژی با کاهش سرعت جریان کاهش می یابد که در چنین شرایطی نصب توربین به صرفه نمی باشد.

Numerical analysis of on the effects of Hydrokinetic turbine presence in flow structure of a compound open-channel

In the recent years, due to the hydropower plants environmental problems, hydrokinetic turbine usages has been increased. Using such turbines in rivers modify natural flowfield. In previous studies, impacts of turbine on the flowfield just only in rectangular openchannel is studied. In this work, the effects of hydrokinetic turbine in a straight compound channel has been numerically studied using Fluent extension of Ansys 16. To simulate the turbine rotation, Moving Reference Frame (MRF) method has been implemented. Results showed that due to the turbine presence, natural flow structure and pressure distribution has been drastically changed. Indeed, instead of compound channel secondary currents, a strong secondary flow from the right back to left bank (where the turbine installed) is formed. Also results show that a wake region behind the turbine and regions with high velocity around turbine can be notified. In low velocity inlet, the flow field is intact and natural condition is preserved, while high inlet velocity causes drastic changes. Therefore, it can be concluded that in this situation, considering low effects of turbine presence in flow structure the inlet velocity should be low, while in this condition, the efficiency due to the low velocity would be not be impressive.