تصميم ريشة توربين رياح ذات أداء عالٍ مستوحاة حيوياً من أوراق النباتات

أنا أعمل على مشروع بحثي يهدف إلى تصميم ريشة توربين رياح ذات أداء عالٍ مستوحاة حيوياً من أوراق النباتات، مع التركيز على الفهم الفيزيائي للديناميكا الهوائية وليس فقط تحسين القيم العددية.

المطلوب في هذا المشروع هو إجراء محاكاة عددية ثلاثية الأبعاد غير مستقرة زمنياً (3D Transient CFD) لدراسة سلوك الجريان الهوائي حول الريشة في منطقة أعداد رينولدز المنخفضة (Low Reynolds Number)، وهي المنطقة التي يزداد فيها حدوث انفصال الطبقة المتاخمة.

الهدف الأساسي من المحاكاة هو:

• تحديد مناطق انفصال الطبقة المتاخمة على سطح الريشة أو الجنح

• دراسة إمكانية تأخير الانفصال أو جعله انفصالاً مسيطراً عليه

• تحليل تكوّن الدوامات وتطورها زمنياً

• التحقق مما إذا كان الجريان يعيد الاتصال بسطح الريشة (Reattachment) بعد الانفصال

• ربط سلوك الجريان السطحي مع بنية الـ Wake خلف الريشة وتأثيره على الأحمال والدفع

هذه الدراسة موجهة للنشر في مجلة Q1، لذلك نحتاج إلى نموذج عددي قادر على التقاط الظواهر غير المستقرة والدوامات الكبيرة، مثل URANS كحد أدنى، ويفضّل DES أو LES إذا كانت الإمكانيات تسمح.

يسعدني مناقشة نوع نموذج الاضطراب، المتطلبات الشبكية (Mesh)، والخطوة الزمنية المناسبة للحصول على نتائج موثوقة علمياً.