عملکرد توربین باد محور افقی مقیاس بزرگ در لایه مرزی اتمسفری و آشفتگی باد

در این مقاله، عملکرد آیرودینامیکی یک توربین باد محور افقی مرجع و مقیاس بزرگ تحت اثر تغییرات باد ورودی به صفحه روتور ناشی از لایه مرزی اتمسفری و آشفتگی جریان باد ارزیابی شده است. مدل سازی جریان برشی باد به روش اختلاط طولی و برای تحلیل آشفتگی باد از محاسبه سری های مبتنی بر فرکانس گردابه و سرعت میانگین جریان استفاده شده است. نیروهای آیرودینامیکی روتور با روش اصلاح شده ممنتوم-المان پره ناپایا در شرایط نامی توربین محاسبه و اعتبارسنجی روش با نتایج توربین باد مرجع 5 مگاواتی NREL انجام شده است. پروفیل سرعت های ورودی به صفحه روتور با مقادیر ضرایب زبری سطح 01/0 تا 5/0 و آشفتگی در زبری 5/0 با شدت یک تا 15 درصد بررسی شده اند. نتایج نشان داد، مقدار میانگین توان در حالت بیشینه زبری، 160 کیلووات کاهش یافته است. افزایش شدت آشفتگی موجب غیریکنواختی در منحنی تراست و گشتاور شده و در شدت آشفتگی 15 درصد، مقدار بیشینه نیروی تراست، 50 کیلونیوتن و مقدار کمینه آن 25 کیلونیوتن افزوده شده است. همچنین به بیشینه و کمینه گشتاور، به ترتیب مقدار 750 و 250 کیلونیوتن متر اضافه شده است.