شبيه سازي و اعتبارسنجي در راستاي بهبود عملكرد توربين بادي محور عمودي گورلوف

كارشناسي ارشد

افزايش روز افزون مصرف انرژي و محدوديت در منابع فسيلي در كنار مسائل زيست محيطي مانند توليد CO2 نگرش به منابع انرژي تجديدپذير را بيشتر كرده است. در اين ميان انرژي باد به عنوان يكي از منابع تجديد پذير مرسوم شناخته شده است. در اين راستا طي سه دهه گذشته كاربرد توربين هاي بادي به طور گسترده اي افزايش يافته است. در ابتداي امر انرژي باد در توربين‌هاي بادي محور افقي مورد التفات قرار گرفته وليكن طي دو دهه گذشته با اعمال مطالعات تجربي اذعان شده است كاربرد توربين‌هاي محور عمودي يك ايده بسيار مناسب به منظور بهره برداري از انرژي باد است. به كار گيري توربين بادي محور عمودي زماني رجحان مي‌يابد كه نصب توربين‌هاي بادي محور افقي با محدوديت‌هايي توام باشد. توربين عمود محور مارپيچ گورلوف يكي از انواع توربين‌هاي بادي محور عمودي به شمار مي‌آيد. توربين مزبور قابليت آن را دارد در مواجهه با يك جريان باد موثر مطلوب توان قابل ملاحظه اي را ايجاد نمايد. توربين عمود محور گورلوف در گذشته به عنوان يك توربين آبي مطرح بوده است. مطالعات به عمل آمده مبين آن است كه توربين مزبور هرگاه با سيال عامل باد نيز دوران نمايد قابليت آن را دارا است كه بازدهي مطلوبي را نيز ارائه نمايد. در پژوهش حاضر كاربرد توربين عمود محور گورلوف به عنوان يك توربوماشين توليد كننده توان كه با جريان باد توليد توان محوري مي‌نمايد، مورد بررسي قرار گرفته است. در اين مطالعه ضريب توان به عنوان يكي از موثر ترين پارامترهاي توربين عمود محور گورلوف كه درواقع مبين بازدهي توربين مي‌باشد، مورد ارزيابي قرار گرفته است. در اين راستا مقادير ضريب توان در سرعت هاي زاويه‌اي مختلف با استفاده از مباني ديناميك سيالات محاسباتي مورد بررسي گرفته و نتايج حاصله از مطالعات عددي با نتايج تجربي مورد مقايسه قرار گرفته است. با مقايسه نتايج موجود و استناد به مصرحات مطالعات پيشينيان دلايل مختلف وقوع افت‌هاي گوناگون حاكم و كاهش تحصيل بازدهي بيشينه با مداقه قابل ملاحظه مورد التفات قرار گرفته است. آنچه از نتايج مستفاد گرديده، مبين آن است كه وقوع جريان‌هاي آشفته و افت‌هاي انرژي پاينن دست جريان سيال عبوري باعث كاهش قابل ملاحظه‌ي ضريب توان مي‌گردد. مطالعات عددي نشان داده است كه ميزان بيشينه مطلوب ضريب توان زماني قابل دسترس خواهد بود كه ناپايداري‌هاي ايروديناميكي در روي و انتهاي پروفيل پره‌هاي توربين عمود محور گورلوف به حداقل ميزان ممكنه برسد. شايان ذكر است كه همچنين ابعاد توربين و سطح جاروب شده توسط پره‌ها به عنوان يك پارامتر حياتي در تامين مقدار توان بيشينه و بازدهي حداكثري مورد التفات قرار گرفته است. در اين راستا مقادير بازدهي دو توربين مختلف مورد مقايسه و ارزيابي قرار گرفته است.

209084

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر مهدي مقيمي

مهندسي مكانيك

دكتر محمد اخلاقي