مطالعه تجربی و عددی توربین جزر و مدی عمود محور

توربین های جزر و مدی به منظور استفاده از انرژی عظیم جریان های دریایی و جزر و مدی استفاده می شوند. توربین های جزر و مدی بر اساس محور دوران خود به دو دسته محور افقی و محور عمودی تقسیم می شوند. در این پژوهش به بررسی پارامترهای موثر بر هیدرودینامیک جریان در یک توربین جزر و مدی محور عمودی هانتر پرداخته شده است. ابتدا توربین هانتر در مقیاس 1:20 ساخته شده و در محیط آزمایشگاهی مورد مطالعه تجربی قرار گرفته و سپس با استفاده از حل گذرای CFD به شبیه سازی عددی جریان پرداخته شده است. شبیه سازی در دو شرایط غیاب سطح آزاد و حضور آن به انجام رسیده است و از مدل آشفتگی SST k-ω برای هر دو آنالیز و روش VOF برای مدل سازی سطح آزاد بهره گرفته شده است. نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی، صحت سنجی شده و تطابق مناسبی را نشان می دهد. ضریب قدرت بیشینه حدود 23 درصد است و در ضریب جریان بین 4/0 تا 43/0 اتفاق می افتد. نتایج شبیه سازی در غیاب سطح آزاد نشان می دهد با افزایش ضریب انسداد، ضریب قدرت افزایش می یابد به شکلی که در انسداد 2/0، ضریب قدرت از مقدار 8/4 درصد با افزایش 4/8 درصد به 2/13 درصد در انسداد 32/0 رسید. همچنین آنالیز سطح آزاد نشان می دهد، تغییر شکل سطح آزاد باعث ایجاد گشتاور بیشتری روی پره توربین می گردد؛ در حالی که متوسط ضریب گشتاور در غیاب سطح آزاد حداکثر 18/0 است، همین ضریب با وجود سطح آزاد با افزایش 120 درصدی به 4/0 می رسد و ضریب قدرت نیز 10 درصد افزایش می یابد.