MÔ PHỎNG SỐ ĐẶC TÍNH ĐÓNG BĂNG TRÊN TIẾT DIỆN CÁNH TURBINE GIÓ S809

Tóm tắt

Đóng băng trên cánh turbine gió làm thay đổi hình dạng khí động và giảm hiệu suất vận hành. Vấn đề này đáng lo ngại ở các khu vực có khí hậu lạnh, bao gồm vùng núi cao và cao nguyên tại Việt Nam. Bài báo này mô phỏng quá trình tích lũy băng rime trên tiết diện cánh turbine gió NREL Phase VI sử dụng airfoil S809, tại vị trí r/R = 0.47. Phần mềm FENSAP-ICE với mô hình rối k-ω SST được sử dụng để giải trường dòng chảy, phân bố giọt nước và tích lũy băng theo phương pháp nhiều bước thời gian. Điều kiện môi trường gồm nồng độ hạt nước trong không khí LWC =0.5 g/m³, đường kính trung bình hạt nước MVD = 30 µm, nhiệt độ tĩnh t∞ = -10°C, tốc độ gió V∞ =7 m/s, tốc độ quay 72 rpm. Kết quả cho thấy hệ số hiệu suất thu nước β đạt giá trị cực đại 0.6447 tại vị trí gần mép trước cánh, thuộc bề mặt dưới của cánh. Băng rime tích lũy chủ yếu trên bề mặt dưới phía mép trước trong khoảng từ điểm đầu cánh x = 0 đến vị trí x = 0.004, với độ dày cực đại đạt 5.06 mm sau 720 giây .

Title

NUMERICAL SIMULATION OF ICE ACCRETION CHARACTERISTICS ON THE S809 WIND TURBINE AIRFOIL

Abstract

Ice accretion on wind turbine blades alters the aerodynamic profile and degrades operational performance. This issue is of particular concern in cold-climate regions, including mountainous and highland areas in Vietnam. This study numerically investigates the rime ice accretion process on the NREL Phase VI wind turbine blade section employing the S809 airfoil at the radial position r/R=0.47. The commercial software FENSAP-ICE coupled with the k-ω SST turbulence model was employed to solve the airflow field, droplet impingement distribution, and ice accretion process using a multi-timestep approach. The atmospheric conditions considered in this study include a liquid water content of LWC=0.5g/m³, a median volumetric droplet diameter of MVD = 30μm, a static temperature of t∞= -10°C, and a free-stream velocity of V∞ = 7m/s, and a rotational speed of 72 rpm. The numerical results indicate that the water collection efficiency coefficient β reaches a maximum value of 0.6447 near the leading edge on the lower surface of the airfoil. Rime ice predominantly accumulates on the lower leading-edge region, extending from the stagnation point (x = 0) to approximately x = 0.004, where the maximum ice thickness reaches 5.06 mm after 720 s of exposure.