بررسی جریان و ضریب گشتاور توربین بادی داریوس بر حسب تغییرات زاویه گام و نسبت سرعت نوک پره

توربین داریوس، توربین بادی محورعمودی بر پایه نیروی برآ است که به دلیل طراحی ساده و عدم وابستگی به جهت باد، مورد توجه محققان قرارگرفته است. به دلیل افزایش زاویه حمله پره در سرعت های نوک پایین و ایجاد واماندگی، اساسا این توربین ها با مشکل راه اندازی مواجه بوده و بازدهی کمتری نسبت به توربین های بادی محور افقی دارند. در این مطالعه نشان داده می شود که استفاده از توربین های با زاویه گام پره متغیر، یک راه کار مناسب برای رفع مشکل راه اندازی و افزایش توان توربین بادی داریوس می باشد. در این مقاله، اثر زاویه گام متغیر پره با دامنه های مختلف بر میزان گشتاور خروجی، رفتار جریان حول پره و راه اندازی توربین بادی داریوس بررسی شده است. شبیه سازی ها به صورت غیردائمی و دوبعدی و با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی به کمک مدل آشفتگی SST- kω در نرم افزار انسیس فلوئنت صورت پذیرفته و برای شبیه سازی چرخش روتور توربین، از تکنیک شبکه بندی لغزشی استفاده شده است. بررسی عددی نشان می دهد که استفاده از روش گام متغیر با هدف کاهش اندازه زاویه حمله و کاهش نوسانات پره، شانس توربین برای تولید گشتاور در زوایای چرخش مختلف را افزایش می دهد. همچنین بررسی جزییات جریان حول پره همچنین نشان می دهد که استفاده از روش گام متغیر سبب افزایش اختلاف فشار حول ناحیه کم فشار و پرفشار پره شده و واماندگی جریان را به تاخیر می اندازد. به همین دلیل توربین با زاویه گام متغیر این توانایی را داراست تا در مقایسه با توربین با زاویه گام ثابت، در سرعت های نوک متوسط و پایین، توان بیشتری تولید کند.