طراحی، مدلسازی و بررسی اثر پارامترهای مختلف در طراحی پره توربین بادی افقی
چکیده
این پژوهش بررسی اثر پارامترهای مختلف بر روی توان خروجی روتور یک توربین بادی افقی است. در این پژوهش ابتدا با مطالعه تئوری توربین های بادی افقی و روتور آنها، متغیرهای موثر بر روی توان خروجی یک توربین بادی افقی جهت مطالعه در این پژوهش معین شدند. سپس روتور یک توربین بادی افقی در محیط نرم افزار شبیه سازی شد. ابتدا در یک مدل دوبعدی با استفاده از کد رایگان javafoil منحنی های مشخصه-ی پروفیل های گوناگون رسم شدند و بر اساس بیشینه ضریب برآ 4 پروفیل با بهترین عملکرد انتخاب گشتند. در مدل دوبعدی توزیع ضرایب فشار، برآ، پس آ و نسبت سرعت و خطوط جریان رسم و مقایسه شدند. در مرحله ی بعد در تحلیل سه بعدی روتور، با تغییر دیگر متغیرهای موثر مانند تعداد پره های روتور، زاویه ی حمله ی باد، سرعت باد، نوع توپی و زاویه ی صفحه ای روتور، در یک الگوریتم جایگشتی در مدل سه بعدی روتور در نرم افزار fluent مقدار هر متغیر برای دستیابی به بیشینه توان خروجی تعیین گشت. پروفیل های مورد بررسی این مطالعه پروفیل هایی از سری های مختلف استاندارد naca بودند. بدین ترتیب در پایان پژوهش مشخصات یک روتور 30 کیلوواتی با بیشینه ضریب توان معرفی شده است. این روتور، یک روتور سه-پره ای با پروفیل naca138114 است که در شرایط خاص بارگذاری بیشترین توان خروجی را دارد. به علاوه از منظر اقتصادی تأثیر پارامتر طول پره (قطر روتور) بر قیمت واحد انرژی تولیدی نیز مورد مطالعه قرار گرفته است که نتیجه ی آن معرفی قطر 40 متر برای رسیدن به کمترین قیمت واحد انرژی است. در انتها نشان داده ایم که الگوریتم به کار گرفته شده تا 2 برابر توان استحصالی را می تواند افزایش دهد. همچنین برای اعتبار سنجی روش شبیه سازی، یک نمونه پژوهش تجربی جهت مقایسه ی روش تحلیلی با تجربه در نظر گرفته شد و مقایسه میان نتایج نشان داد خطایی حداکثر در حدود 8 درصد میان روش تحلیلی به کارگرفته-شده و نتایج آزمایش های تجربی برقرار است که دقت مناسبی برای استفاده از روش های تحلیلی است.