Αεροδυναμική ανάλυση ροής γύρω από πτερύγια ανεμογεννήτριας με τη χρήση υπολογιστικού κώδικα OpenFoam

Abstract

Σε αυτή την διπλωματική εργασία εξετάσαμε την ροή αέρα και τους αεροδυναμικούς συντελεστές γύρω από σύγχρονο πτερύγιο γεωμετρίας με όνομα NREL 5MW (τύπου DU 21, NACA 64-618 ) σε σμίκρυνση με τελικό μήκος πτερυγίου 0,5 μέτρα. Αυτή η εξέταση πραγματοποιήθηκε υπολογιστικά με εργαλείο πεπερασμένων όγκων ελέγχου τύπου OpenFoam, πιο συγκεκριμένα με το πρόγραμμα - ανοιχτού τύπου κώδικα – Simscale το οποίο χρησιμοποιείται κατά κόρον για προβλήματα υπολογιστικής ρευστοδυναμικής όπως στην δικιά μας περίπτωση. Στις προσομοιώσεις που εκτελέσαμε χρησιμοποιήσαμε την μέθοδο RANS (Reynolds- Averaged -Navier-Stokes) και τα μοντέλα επίλυσης της τύρβης k-ω και k-ω SST. Το πλέγμα του όγκου ελέγχου ορίστηκε ως coarse, moderate και fine με βάση την πύκνωση που θέσαμε σε αυτό. Οι ταχύτητες ροής του αέρα που εξετάσαμε ήταν αυτές των 10, 15 και 20 m/s. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από το post-processing του Simscale ήταν velocity, pressure και vorticity contours αλλά και convergence plots των συντελεστών άντωσης και οπισθέλκουσας που μας ενδιαφέρουν. Ύστερα γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων μεταξύ τους και στο τέλος μία περίπτωση ως καταλληλότερη συγκρίνεται με αποτελέσματα από άλλες μελέτες που έχουν εξετάσει και αυτές σύγχρονα πτερύγια ανεμογεννήτριας με εργαλεία επίλυσης υπολογιστικής ρευστοδυναμικής όπως το ANSYS και το COMSOL. Τέλος εξετάζεται η περίπτωσή μας ως προς την ακρίβεια και την καινοτομία.