بررسی اثر عملگر پلاسما تخلیه سد دی‌الکتریک بر کنترل جدایش جریان اطراف مقطع بحرانی پره توربین باد

توربین‌های باد یکی از مهم‌ترین تجهیزات تولید انرژی تجدیدپذیر بوده و بهبود راندمان آنها منجر به بهره‌وری بیش‌ازپیش از انرژی‌های پاک می‌شود. از جمله مشکلات عمده در کاربرد توربین‌های باد وقوع پدیده جدایش جریان بر روی پره توربین است. در مقاله حاضر، اثر عملگر پلاسما تخلیه سد دی‌الکتریک بر روی کنترل جدایش جریان اطراف یک مقطع بحرانی پره توربین برق بادی 660کیلووات طراحی‌شده در داخل ایران مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا، آزمون تجربی جهت صحت‌سنجی و اطمینان از دقت مدل‌سازی‌ها صورت پذیرفت. پس از حصول انطباق قابل قبول، شبیه‌سازی‌های عددی دوبعدی با وجود عملگر پلاسما در شرایط عملکردی و زوایای حمله مختلف انجام گرفت. در مدل‌سازی عددی عملگر از اخیرترین مدل الکتروستاتیک ارتقایافته استفاده شده است. جریان عبوری از روی ایرفویل تراکم‌ناپذیر و سرعت جریان آزاد 20متر بر ثانیه و مکان نصب عملگر در لبه حمله ایرفویل است. نتایج به‌دست‌آمده حاکی از تاثیر قابل ملاحظه فرکانس و ولتاژ عملگر بر ضرایب برآ و پسا و راندمان آیرودینامیکی ایرفویل است. با افزایش فرکانس و ولتاژ و در نتیجه القای جریان و افزایش مومنتم داخل لایه مرزی بازیافت فشار در ناحیه ویک بهتر صورت گرفته و نقطه جدایش به تعویق می‌افتد. روند خطی بین تاثیر فرکانس بر تغییر ضرایب آیرودینامیکی ملاحظه شد. همچنین بهبود راندمان آیرودینامیکی در این مطالعه بیشتر از 800% و جابه‌جایی نقطه جدایش تا حدود 50% طول وتر حاصل شد.

Investigation of Single Dielectric Barrier Discharge Plasma Actuator Effect on Separation Control of a Critical Section of Wind Turbine Blade

Wind turbines are one of the most important renewable energy production devices and improving their efficiency leads to more effective exploitation of clean energies. Flow separation on wind turbine blade is one of the major reasons of performance loss in wind turbines. The present paper investigates the effect of single dielectric barrier discharge plasma actuator (SDBD) placement on a critical section of windelectric wind turbine blade (660kW)) designed inside country. An experimental investigation for assuring the validity of the numerical simulations has been performed. Then, two dimensional simulations were extended to evaluate the effect of plasma actuator performance on flow characteristics. Numerical simulations are based on the latest enhanced electrostatic plasma actuator models. The fluid flow is incompressible and the free stream velocity is about 20m/s. The results clearly indicate that frequency and voltage increase can significantly correct the flow pattern in post stall condition. A linear pattern has been achieved between the frequency and aerodynamic coefficients variations. The best improvement for the range under investigation is more than 800% for aerodynamic performance and approximately 50% for separation point delay.