Effects of turbulence on tidal turbines: Implications to performance, blade loads, and condition monitoring

آزمایش مقیاس آزمایشگاهی توربین های جزر و مد، مجموعه داده های با ارزش را برای پشتیبانی از طراحی توربین بهینه سازی و اعتبارسنجی مدل های عددی تولید کرده است. با این حال، سایت های جزر و مد بسیار آشفته هستند با طیف گسترده ای از مقیاس طول و شدت آشفتگی که سایت خاص است. در این مقاله، ما یک کمپین تجربی با استفاده از شبکه های استاتیک برای ایجاد آشفتگی و بررسی تاثیر آن در توربین جزر و مد مدل در جریان جریان گردش آب توصیف می کنیم. مقیاس های طول، طیف انرژی و نرخ تخلیه آشفتگی ابتدا برای اندازه گیری های نقطه مرکزی قبل از توصیف جریان کامل شرایط محیط درون منطقه روتور توربین مورد بررسی قرار می گیرد. شش مورد مختلف برای مشاهده عملکرد یک مقیاس 1/20 در نظر گرفته شده است. محور چرخش و گشتاور روتور، و نوسان خمشی ریشه در لبه و لبه دار اندازه گیری شد. مشخص شد که ضریب رانش و قدرت به برآورد سرعت محیط حساس است. در موارد شدید، محدودیت بتز می تواند براساس برآوردی از سرعت محیط استفاده شود. در مجموع تغییرات در حداکثر ضریب توان بیش از 10٪ مشاهده شد، که نشان دهنده آشفتگی اهمیت در عملکرد توربین است. همچنین مشخص شد که بین نوسانات لحظهای خم شدن ریشه تیغه و بارهای روتور رابطه قوی وجود دارد. در نتیجه ما پیشنهاد کردیم که بارهای خستگی بر روی تیغه ها ممکن است از نوسانات خروجی قدرت توربین محاسبه شود. بنابراین عملیات تعمیر و نگهداری ممکن است از نظارت خستگی در زمان واقعی بارهای تیغه بدون نیاز به نصب ابزارهای اضافی بر روی تیغه های توربین بهینه شود. با توجه به این رژیم پیشنهادی، هزینه انرژی به دلیل کاهش هزینه های توربین و بهینه سازی نیازهای تعمیر و نگهداری و هزینه های عملیاتی کاهش می یابد. این همچنین می تواند قابلیت اطمینان توربین را بهبود بخشد که پیامدهای قابل توجهی برای آرایه های چند توربین بزرگ دارد.