مدلسازي، ساخت و تست توربين بادي شهري

كارشناسي ارشد

امروزه يكي از روش هاي توليد انرژي بصورت مستقل از شبكه، روش سيستم هاي انرژي بادي مي باشد. انرژي بادي در مقايسه با انرژي سوخت هاي فسيلي داراي برتري هايي از جمله تجديد پذير بودن، عدم انتشار آلاينده هاي زيست محيطي، عدم اتلاف انرژي در اثر انتقال طولاني، عدم ايجاد هزينه هاي گزاف براي انتقال طولاني و همچنين عدم مصرف آب هاي زير زميني مي باشد. سيستم هاي انرژي بادي در دو مقياس خانگي و صنعتي مورد استفاده قرار مي گيرند. توربين سيستم انرژي بادي خانگي به سه دسته محور عمودي، محور افقي و محور مارپيچي تقسيم بندي مي شود. توربين هاي محور عمودي به دليل مزايايي از جمله عدم وابستگي به جهت وزش باد، هزينه ساخت و طراحي ارزان، ابعاد و وزن مناسب براي مصرف خانگي مناسب تر مي باشند و يكي از مناسب ترين انواع آن توربين بادي محور عمودي ساونيوس است كه لازمه مناسب بودن آن كاركرد توربين در سرعت باد پايين است. هدف اين پروژه بررسي پارامتر هاي طراحي توربين براي توان حداكثري؛ از جمله گشتاور، ضريب گشتاور، توان و ضريب توان در سرعت جريان باد پايين تحت تاثير تغييرات حاصل از افزايش فاصله پره ها از مركز توربين و تغييرات زاويه حمله پره ها بوده است. هندسه پره طراحي شده داراي كف و سقف نيم دايره اي مي باشد و براي ساخت آن از دستگاه پرينتر سه بعدي استفاده شده تا ضمن افزايش دقت ساخت، وزن بسيار سبكي نيز داشته باشند. ارتفاع پره (cm)20H=، طول پره (cm) 14L= و عرض پره (cm) 7W= بوده و توربين در قطر (cm) 28D=، (cm) 54D=، (cm) 80 D=و در زواياي حمله ◦0β=،◦30+β=،◦30-β=،◦60+ β=و◦60- β=بصورت تجربي تست شده و بصورت عددي در نرم افزار Ansys Fluent 15.0 با استفاده از روش توربولاني k-ɛ Standard ميدان جريان حول توربين حل شده كه مطابقت خوبي با نتايج تست تجربي داشته است. گشتاور ديناميكي توربين در سرعت هاي دوراني ثابت و در نسبت سرعت نوك پره 0.7-0.1TSR= و گشتاور استاتيكي توربين در پنج زاويه قرار گيري توربين ◦0ϴ =،◦30ϴ=،◦60ϴ=،◦90 ϴ=و◦120 ϴ=در تونل بادي با جريان يكنواخت در پنچ سرعت جريان باد اندازه گيري شده است. پس از انجام آزمايش ها مشاهده شده كه افزايش فاصله نصب پره از مركز توربين باعث افزايش گشتاور ديناميكي، استاتيكي و توان توليدي توربين و كاهش ضريب گشتاور و توان آن نسبت به حالتي كه پره به شفت چسبيده شده است. همچنين گشتاور ديناميكي در زاويه حمله مثبت و منفي ◦60 بيشتر از زاويه حمله ◦0 و مقدار گشتاور ديناميكي در زاويه حمله مثبت و منفي ◦30 كمتر از زاويه حمله ◦0 شده است. بيشترين مقدار توان مربوط به زاويه حمله ◦60- و سپس ◦60+ و سپس ◦0 شده است. بيشترين مقدار توان با اختلاف بسيار كمي مربوط به زاويه حمله ◦0 و سپس ◦30- و سپس ◦30+ بوده است.

192143

دانشگاه علم و صنعت ايران

تبديل انرژي

دكتر سپهر صنايع