طراحی و شبیه سازی پره های هوشمند پیزوالکتریک به منظور بهینه سازی گشتاور اعمالی به توربین بادی

کنترل هوشمند بدلیل رشد روزافزون ابعاد توربین های بادی و لزوم استفاده از روش های کنترلیِ پیشرفته با دو هدفِ اساسی 1- کاهش بار و 2- افزایش کارآیی توربین بادی وارد صنعت انرژی بادی شده است. در این پروژه اثر فلپِ ateg –که یکی از کارآمدترین ادوات هوشمند بشمار می رود– بر کارآیی توربین مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، ایرفویل s809 بطور نمونه انتخاب و پس از تعیین دامن? حل و مش بندی در نرم افزار گَمبیت، در نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده است. در شبیه-سازی فرض بر این است که عملگر پیزوالکتریک در بدن? ایرفویل تعبیه شده و موجب می شود لب? فرار آن از 30% طول وترِ ایرفویل در محدود? ? 7± حرکت کرده و خمیده گردد. بدین ترتیب رفتار جریان حول ایرفویل در پنج زاوی? انحنای فلپ (? 7+ , ? 5+ , ? 0 , ? 5- , ? 7- =flap ?) تحلیل و تغییرات ضریب لیفت (cl) و نسبت لیفت به درگ (cl/cd) با استفاده از کد دوبعدی cfd محاسبه شده است. نتایج شبیه سازی سپس برای آموزش شبک? عصبی مورد استفاده قرار گرفته تا از طریق خروجیِ cfd، مقدار بیشین? cl/cd در سرعت های باد مختلف و زوایای حمل? گوناگون توسط نورون ها فراگیری شود. با این روش شبکه عصبی توانست مقدار تغییر انحنای لب? فرار ایرفویل و یا به بیان دیگر، زاوی? قرار گرفتن فلپ را برای استحصال بیشترین cl/cd در سرعت ها و زوایای حمل? مختلف پیش بینی کند. منحنی برازش میان نتایجِ حاصل از شبکه عصبی و داده های خروجیِ فلوئنت همبستگی بسیار خوبی میان نتایجِ شبیه سازی شده در فلوئنت و آنچه شبک? عصبی پیش بینی می کند، نشان می دهد. سپس توربین nrel فاز 6 با قطر روتور 10 متر جهت مطالع? اثر فلپِ ateg بر گشتاور خروجی توربین بصورت سه بعدی در فلوئنت شبیه سازی شده است. فلپ مورد نظر با طولی معادل 10% طول پره در فاصل? 7/0r/r= از هاب واقع شده و میزان حرکت و تغییر انحنای لب? فرار در محدود? ? 7+ ?flap ? ?? 7- از 3/0 طول وتر ایرفویل در آن مقطع از پره می باشد. خروجی شبیه سازی، گشتاورهای حاصل از چرخش توربین در معرض سرعت های باد مختلف از m/s 7 تا m/s 20 برای سه حالت قرارگیری فلپ (? 7+ ,?0, ? 7- =flap ?) می باشد. مقایس? مقدار گشتاورهای چرخشی، خمشی و پیچشی در سه مدل شبیه سازی شده حاکی از آن است که این روش کنترلی توانست ضریب گشتاور را در سرعت های باد 7، 8، 10، 1/13، 1/15 و 20 متر بر ثانیه با تغییر زاوی? فلپ به ترتیب 395/7%، 629/3%، 759/6%، 787/11%، 569/11% و 367/14% افزایش دهد. همچنین نتایج cfd با داده های آزمایشگاهی در هر دو شبیه سازیِ دوبعدی و سه بعدی مقایسه و اعتبارسنجی شد.