بررسی کارآیی مدل‌های مختلف در شبیه‌سازی عددی عملکرد یک میکرو توربین آبی اگنیو

در این مطالعه، شبیه‌سازی سه‌بعدی جریان سیال گذرنده از یک میکروتوربین جریان محوری اگنیو بررسی شده است. این توربین که در آزمایشگاه ماشین‌های آبی سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی نصب شده، برای تولید توان در مقیاس یک کیلووات طراحی شده است. شبیه‌سازی عددی در نرم‌افزار انسیس سی‌اف‌اکس نسخه دوازده انجام شده و نتایج آن با داده‌های تجربی اعتباردهی شده است. چهار شبکه محاسباتی مختلف به کمک روش شاخص همگرایی شبکه مورد ارزیابی قرار گرفته تا استقلال حل از شبکه بررسی شود. در شبیه‌سازی‌ها، از صفحه اختلاط جهت انتقال آشفتگی جریان از دامنه دوار پره‌ها به دامنه ساکن لوله مکش استفاده شده است که در آن اغتشاشات در راستای محیطی میانگین‌گیری می‌شوند. برای اعتباردهی شبیه‌سازی عددی، تاثیر نحوه مدل‌سازی آشفتگی جریان با انتخاب چند مدل مختلف بررسی شده است. از آنجا که مقدار شدت آشفتگی جریان به روش تجربی ممکن نیست، چند مقدار برای آن در نظر گرفته شده است و نتایج نشان می‌دهد که مقدار شش درصد برای شدت آشفتگی جریان ورودی به توربین، نزدیکی بیشتری با داده‌های تجربی دارد. همچنین با انتخاب چهار طرح مختلف، تاثیر گسسته‌سازی معادلات بررسی شد که به دلیل دقت مناسب و حجم محاسبات، طرح دقت بالا برای انجام شبیه‌سازی عملکرد توربین اگنیو انتخاب شد. پس از تعیین نحوه مدل‌سازی آشفتگی، مقدار آشفتگی در ورودی و نحوه گسسته‌سازی معادلات، شبیه سازی کل توربین اگنیو انجام شده و نمودارهای راندمان توربین به‌دست آمده است. خطاهای آزمایش و اختلاف نتایج شبیه‌سازی با داده‌های تجربی نیز بررسی شده است که بیانگر توافق مناسبی است.