بررسی عملکرد ایرودینامیکی و میدان جریان اطراف یک توربین بادی محور افقی چندروتور کوچک

توربین های بادی رایج، برای تولید توان بالا نیاز به پره هایی با طول بسیار زیاد دارند. این مسئله مشکلاتی از قبیل نحوه ساخت پره های عظیم، افزایش هزینه ساخت و حمل و نقل آن را ایجاد می کند. برای بهبود این شرایط، توربین های بادی چند روتور پیشنهاد شده اند. در حالیکه عملکرد توربین‌های چندروتور پیش‌تر توسط پژوهشگران مورد مطالعه قرار گرفته، رفتار جریان در ناحیه دنباله آن که در طراحی چیدمان مزارع بادی حائز اهمیت می باشد، کمتر مورد توجه بوده است. لذا تمرکز پژوهش پیش‌رو بر روی این بخش است. بدین منظور جریان سیال توربین بادی سه روتور با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مدل‌سازی شده است. شبیه‌سازی عددی برای یک توربین تک روتور و توربین سه روتور با زاویه 180 درجه نسبت به هم انجام شده و جهت اعتبار سنجی، نتایج به دست آمده حاصل از شبیه سازی توربین تک روتور با نتایج تجربی مقایسه شد. نتایج عددی توربین تک روتور نشان می دهد که مدل ویکی ینسن گوسیان می تواند در پیش بینی دنباله توربین تک روتور عملکرد بهتری داشته باشد. با مقایسه نتایج به دست آمده از شبیه سازی توربین بادی سه روتور و نتایج حاصل از مدل های ویکی برای توربین معادل، مشخص می شود که به دلیل برهم کنش جریان های دنباله ای در پشت توربین سه روتور، اتلاف انرژی جنبشی سریع تر اتفاق افتاده و سرعت در پشت توربین سریع تر از توربین بادی تک روتور معادل بازیابی می شود. همین امر اهمیت بسزایی در طراحی بهینه مزارع بادی دارد، چرا که توربین ها می توانند در فاصله کمتری تقریبا 4 برابر قطر معادل توربین تک روتور نسبت به یکدیگر قرار گیرند.

Aerdyanmic Assessment and Wake Analysis of a Small Horizonatal Axis Multi-Rotor Wind Turbine

New generation of wind turbines, in comparison to the old versions, have been designed with colossal blades to produce larger amount of power output. However, this has led into some unpredictable challenges including their construction procedure and expenses and particularly blades rsquo; transportation. To overcome these issues, multirotor wind turbines have been suggested. Aerodynamic performances of such turbines have been previously assessed by other investigators. However, the wake characteristics of these turbines have been less studied. The focus of the present research is on the assessment of these characteristics, which are crucial in the process of any wind farm design. For this purpose, wake flow of a small threerotor wind turbine is numerically simulated using computational fluid dynamics. A numerical simulation has been conducted for a singlerotor wind turbine and threerotor small horizontal axis wind turbine with the angle of 180⸰ arrangement. The results of single rotor wind turbine indicated that far downstream wake extended up to 8D, with JensenGaussian model can be better predicted. The comparison between three bladed wind turbine and the results of wake models for the equivalent turbine showed that because of wake interactions in the downstream of the rotor, the loss of turbulent kinetic energy and recovery of the stream speed will be faster. As a result, in the wind farms, the turbines in closer distances around 4D of the equivalent signlerotor wind turbine can be installed.