شبيه سازي عددي يخ زدايي از پره هاي يك توربين باد با استفاده از محرك پلاسمايي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش، شبيهسازي عددي يخزدايي از پرههاي يك توربين باد با استفاده از محرك پلاسمايي از نوع تخليهي سد ديالكتريك انجام گرفتهاست. ابتدا پديدهي تشكيل يخ بر روي ايرفويل ناكا0012 در حالت پايه با مجموعهاي از شرايط ثابت از جمله دماي جريان ورودي، سرعت هوا، رطوبت نسبي و دماي سطح ايرفويل بررسي شد. سپس به منظور ارزيابي دقيقتر با ثابت در نظر گرفتن سه پارامتر، تاثير هركدام از پارامترها بر نرخ تجمع يخ بررسي شد و با حالت پايه مقايسه گرديد. سپس اثر حرارتي محرك پلاسمايي به صورت منبع حرارتي در معادلات انرژي لحاظ گرديد و تاثير آن بر نرخ تجمع يخ و دماي سطح مورد بررسي قرار گرفت. در شبيهسازي جريان، از مدل تغيير فاز مخلوط همراه با مدل آشفتگي كا-امگا اس اس تي استفاده شده و براي اعمال اثر حرارتي ناشي از محرك پلاسمايي توابع تعريف شده توسط كاربر پيادهسازي شدند. شبيهسازي در حالت دوبعدي و ناپايا انجام گرفت. نتايج نشان داد كه با افزايش سرعت سيال نرخ تجمع يخ نسبت به حالت پايه به ميزان 97 درصد كاهش و با افزايش رطوبت نسبي نرخ تجمع يخ به ميزان 85 درصد افزايش يافت؛ همچنين با افزايش دماي هواي مرطوب نرخ تجمع يخ به ميزان 67 درصد افزايش و با افزايش دماي سطح ايرفويل نرخ تجمع يخ به ميزان 16 درصد كاهش يافت. در حالت پايه و در غياب محرك پلاسمايي نرخ تجمع يخ داراي بيشترين مقدار و برابر با 3.46×10^(-2) گرم ميباشد. با فعالسازي محرك پلاسمايي، با افزايش شارحرارتي ناشي از محرك پلاسمايي دماي سطح افزايش يافته و به دماي بالاتر از نقطه انجماد ميرسد كه سبب يخزدايي از سطح پره ميشود. با فعال بودن محرك پلاسمايي از ابتداي شبيهسازي مقدار جرم يخ در شار حرارتي 28 وات بر متر مربع به صفر كاهش مييابد كه بيانگر جلوگيري كامل از تشكيل يخ است. اين نتايج نشاندهندهي كارايي بالاي محرك پلاسمايي در يخزدايي و جلوگيري از تشكيل يخ روي پرههاي توربين بادي در شرايط اقليمي سرد است.

236442

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان