بهبود عملکرد توربین آبی جریان متقاطع با استفاده از روش عددی

در پژوهش حاضر توربین جریان متقاطع نصب‌شده با ظرفیت نامی 340 کیلووات (که در حال حاضر تنها 198 کیلووات برق در نقطه نامی خود (50 متر، 840 لیتر بر ثانیه و 600 دور بر دقیقه تولید می‌کند) با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، برای ملاحظه دلایل توان خروجی پایین، مورد تحلیل قرار گرفته است. هندسه توربین شامل چرخ، محفظه، محور، نازل و پره راهنما، به‌منظور دستیابی به منحنی‌های مشخصه توربین در سرعت‌های دورانی مختلف، با استفاده از نرم‌افزار تجاری حل جریان ansys/cfx شبیه‌سازی گردید. برخی از نقاط شبیه‌سازی شده، با استفاده از داده‌های توربین واقعی اعتبار سنجی شد. برای مدل کردن چرخش بین صفحات چرخ، محفظه و نازل، از مدل چرخ یخ‌زده استفاده شده است. جریان به‌صورت سه‌بعدی و گذرا، حل شده و مدل توربولانسی k-? به کار رفته است. برای مدل کردن جریان دو فاز آب ‌ـ هوا، از مدل همگن سطح آزاد استاندارد استفاده شده است. در بخش نتایج منحنی‌های عملکرد توربین به‌دست آمده، اثر استفاده از شیر هوا مورد بررسی قرار گرفت. از مهم‌ترین عوامل افت توان خروجی، شکل نامناسب نازل و عدم استفاده از شیر مکش هوا، تشخیص داده شد. در نهایت بازده توربین جریان متقاطع نیروگاه 16 درصد (از مقدار اولیه 50 درصد به مقدار نهایی 66 درصد) افزایش داده شد.