شبیه سازی پرهی توربین بادی وساخت یک نمونهی آزمایشگاهی
چکیده
در این پایان‌نامه هندسهی پرهی یک توربین بادی محور افقی محاسبه شده است. جریان هوای اطراف پرههای توربین بادی شبیهسازی شده است. یک نمونهی آزمایشگاهی با مقیاس کوچکتر از پرهی توربین ساخته شده است. روش به کار گرفته شده برای طراحی آیرودینامیک پره بر اساس تئوری اندازه حرکت المان پره میباشد. توان خروجی روتور 50 کیلووات و تعداد پرههای روتور سه پره در نظر گرفته شده است. بالوارهیnaca 63223 سطح مقطع پره را تشکیل میدهد. سرعت جریان آزاد باد 5/7 متر بر ثانیه، چگالی هوا 138/1 کیلوگرم بر مترمکعب و فشار محیط 7/100 کیلوپاسکال شرایط عملکرد توربین بادی میباشند. طول پره 86/12 متر و ضریب توان روتور در سرعت طراحی 44/0 به دست آمده است. نمودارهای توزیع وتر و زاویهی پیچش در امتداد پره و همچنین تغییرات ضریب توان و توان تولیدی روتور نسبت به سرعتهای مختلف جریان باد ارائه شده است. روتور در سرعت طراحی (5/7 متر بر ثانیه) دارای بیشترین ضریب توان میباشد. برای حل معادلات حاکم بر جریان هوای حول روتور، فضای اطراف پره توسط شبکه بیسازمان چهار وجهی گسسته سازی شده است. با توجه به متناوب بودن جریان اطراف پرههای روتور، به منظور کاهش حجم محاسبات، فضای محاسباتی به یک سوم کاهش یافته و جریان حول یک پره مورد تحلیل قرار گرفته است. از روش حجم محدود برای تبدیل معادلات حاکم به معادلات جبری استفاده شده است. نتایج حاصل از طراحی به روش تئوری اندازه حرکت المان پره و دینامیک سیالات محاسباتی با هم مقایسه شدهاند. در پایان با استفاده از مقادیر طول وتر و زاویهی پیچش در هر مقطع، پرهای با مقیاس 1/0 پره واقعی ساخته شده است. در ساخت این پره، روشی برای همتراز کردن بالوارههای کلیهی مقاطع نسبت به نقطهی مبنای آنها ارائه شده است. در این روش برای هر یک از سطوح بالایی و پایینی پره دو قالب جداگانه ساخته شده است. این فرایند شامل ساخت قالبهای اولیه سطوح بالا و پایین پره از جنس گچ و ساخت قالبهای ثانویه از جنس فایبرگلاس میباشد. با اتصال قالبهای ثانویه به هم و پر کردن فضای بین آنها، نمونهی پرهی نهایی ساخته شده است.