بسته جامع پژوهشی توربین بادی عمود محور

Vertical Axis Wind Turbine

طراحی | پارامترهای موثر در ایرودینامیک |شبیه سازی عملکرد | توربین ساونیوس | توربین داریوس | توربین هانتر دیسکی | کاربرد های خانگی

 توربین محور افقی

توربین بادی محور افقی

در حال حاضر تقریباً کل توربین های بادی مورد استفاده در مقیاس مصارف عمومی و همگانی را در سطح بازار جهانی تشکیل می دهند و نسبت به توربین های بادی محور عمودی رایج تر هستند. در این نوع توربین ها ی بادی، محرور روتور هم جهت با جریان باد می باشد و باد عمود بر سطح چرخش پره ها وارد می شود. این نوع توربین های بادی اکثراً بر اساس نیروی با بر کار می کنند. راندمان با ، توانایی تولید انرژی الکتریکی در سرعت براد پرایین و انتقال مستقیم آن به شبکه توزیع برق از مزایای توربین های بادی محور افقی و هزینه های ساخت و نگهداری، تکنولوژی پیچیده ساخت و تعمیر آنها و عدم امکان استفاده در بادهای شدید از جمله معایب این توربین ها به شمار می آیند.

توربین محور عمودی

توربین بادی محور عمودی

در این نوع توربین های بادی، محور روتور عمود بر جهت جریان باد است. در توربین های بادی با محور عمودی نظیر ساونیوس(داریوس، توربینی و کاسه ای …) باد به یک سمت توربین نیروی بیشتری وارد میکند و باعث ایجاد گشتاور پیچشی و در نهایت چرخش روتور می شود. در این توربین ها سرعت نوک پره روتور تقریباً با سرعت باد برابر بوده و در مناطقی که سرعت باد کم است، چندان کارآمد نیستند. لذا از این توربین ها کمتر به منظور تولید انرژی الکتریسیته در مقیاس بزرگ و انتقال به شبکه توزیع برق مورد استفاده قرار می گیرند.

به طور کلی توربین های بادی با محور عمودی دارای مزایایی نسبت به توربین های بادی افقی میباشند. توربین های بادی با محور عمودی ذاتا نیاز به وجود یک مکانیزم که سیستم را همیشه به سمت باد نگه دارد را رفع میکند به علت پایین بودن نسبی سرعت دورانی، توربینهای بادی با محور عمودی نوعا تولید صدای کمتری دارند هزینه تولید توربین بادی عمودی میتواند بسیار ارزانتر از نمونه افقی باشد که علت آن سادگی تولید پرههای توربین افقی(ایرفویل ساده) نسبت به پره های عمودی است.

قسمت هایی از فصل اول طراحی توربین عمود محور

همانطور که درشکل نشان داده شده است یک توربین سانیوس  دو پره ای با قطر هر پره 4,18= d  سانتی متر حول شفتی به قطر a = 5,1  سانتی متر با سرعت باد ورودی 6 متر بر ثانیه در تونل باد تست شده است. فاصله دو پره 6,6 = s  سانتی متر، ارتفاع توربین H=32 سانتی متر و قطر صفحات انتهایی نیز 33 = D سانتی متر در نظر گرفته شده است. پس از رسم هندسه مطابق شکل  4 و تعیین شرایط مرزی، اقدام به شبکه بندی مدل می کنیم. نرم افزار Ansys-mesh برای این کار انتخاب شده است، زیرا علاوه بر شبکه بندی خوب و اعلام کیفیت مش، امکان inflation به منظور شبیه سازی هرچه بهتر لایه مرزی را نیز فراهم کرده است.

قبل از شروع به حل مسئله باید اثبات کنیم ، که شبکه بندی هندسه صحیح بوده و همچنین، جواب به دست آمده مستقل از مش بندی است.بدین منظور، علاوه بر بررسی کیفیت مش توسط افزارهای مسئله فوق، را به زاویه سرعت ازای 10.4= ω حل می کنیم. سپس مش بندی را ریزتر کرده و جواب را با داده آزمایشگاهی مقایسه می کنیم. مشخص است که پس از یک مقدار خاص، دامنه تغییرات جواب بسیار کم شده و عملا جواب ثابت می ماند. پس از آن، از همین مش بندی برای سایر سرعت های زاویه ای استفاده می کنیم. شکل 5 تعداد مش و مقدار گشتاور گزارش شده به ازای هر کدام را نشان می دهد. ما نیز از تعداد 78000 مش استفاده خواهیم کرد.

پس از و هندسه رسم مش اقدام بندی، به حل جریان میدان به کمک نرم افزار  Fluent-Ansys می کنیم. میدان جریان به دو قسمت چرخان (قسمت حاوی روتور) و ساکن تقسیم می شود. به دلیل چرخش روتور، از شرط frame reference moving  برای میدان روتور استفاده می کنیم. سیال باید بعد از ورود به میدان و طی مسیر، از مرز  interface عبور کرده و به روتور چرخان برخورد کند. مطابق مقاله مذکور، روتور با سرعت های زاویه ای متفاوت چرخیده و ضرایب توان و گشتاور به عنوان تابعی از نسبت سرعت نوک پره  λ رسم می شود. می دانیم که با جریان کورانت عدد روتور، چرخش تغییر نیز می کند. شده مطرح مباحث مطابق از توربولانس مدل ω–k DESSt  استفاده می کنیم. پس از حاصل نتایج برنامه، اجرا و مرزی شرایط تعیین را با مقادیر تجربی مقایسه می کنیم . مطابق شکل 6 انطباق قابل قبولی بین ضریب گشتاور تجربی و محاسباتی برقرار است.شکل 7 نیز صحت این محاسبات را با مقایسه توان تجربی و محاسبات اثبات می کند. با مقایسه نمودار ها، مشخص است که عملکرد توربین همانطور که پیش بینی شده بود،کمی از عملکرد واقعی روتور تخمین زده می شود

فهرست کامل فصل اول طراحی توربین عمود محور

1-1 ) طراحی آیرو دینامیکی توربین بادی محور عمودی

1.1.طراحی آیرو دینامیکی توربین بادی محور عمودی…………………………………………... 3

1.1.1.مقدمه………………………………………………………………………………… 2

1.1.2. توربین های محور عمودی…………………………………………………………… 3

1.1.3.توربین ساوینوس…………………………………………………………………………... 4

1.1.4. توربین داریوس……………………………………………………………………………. 4

1.1.3. توربین روتور H شکل……………………………………………………………………. 5

1.1.4.حل تحلیلی بری توربین عمودی……………………………………………………….. 5

1.1.5. مدل انتقال ممنتم…………………………………………………………………………… 5

1.1.6.مدل گردابه………………………………………………………………………………… 5

1.1.7. مدل آبشاری……………………………………………………………………………….. 5

1.1.8. مدل مورد استفاده برای طراحی………………………………………………………….. 5

1.1.9.انتخاب ایرفویل………………………………………………………………………………6

1.1.10. روش حل……………………………………………………………………………….. 6

1.1.11.بررسی نمونه موردی…………………………………………………………………….. 6

1.1.12بررسی نتایج………………………………………………………………………………. 8

1.1.13. بررسی نوسانات توربین محور عمودی در یک سیکل……………………………………10

1.1.14.توان تولیدی توربین…………………………………………………………………………11

1.1.15 اعتبار سنجی نتایج حاصل از حل عددی با نتایج تجربی……………………………………. 12

1.1.16نتیجه گیری………………………………………………………………………………… 12

1-2 ) معرفی و بررسی پارامترهاي موثر در آیرودینامیک و طراحی ایرفویل توربینهاي محور عمودي

1.2.1.مقدمه………………………………………………………………………………………….. 14

1.2.2 آیرو دینامیک حرکت…………………………………………………………………………………..15

1.2.3پارامترهای موثر درتوان دریافتی از یک توربین بامحور عمودی………………………………16

1.2.4متغیرهای طراحی……………………………………………………………………………………………17

1.2.5نتیجه گیری و جمع بندی…………………………………………………………………………………18

1.2.6مراجع…………………………………………………………………………………………………………  18

1-3 ) تحلیل عددی رفتار دینامیکی پره های توربین بادی بامحور عمودی ره روش اویلری-لاگرانژی کوپل شده

1.3.2شبیه سازی المان محدود.. ………………………………………………………………………………….21

1.3.3مدلسازی… ……………………………………………….. ………………………………………………..21

1.3.4شرایط مرزی اولیه. …………………………………………………………………………………………22

1.3.5اصطکاک…. ……………………………………………….. ……………………………………………..23

1.3.6تحلیل فرآیند….. ……………………………………………………………………………………………24

1.3.7نتایج وبحث. …………………………………………………………………………………………………25

1.3.8نتیجه گیری….. ……………………………………………………………………………………………..29

1.3.9پیشنهادات. ……………………………………………….. ………………………………………………..29

1.3.10 فهرست علائم…… ……………………………………………….. ……………………………………30

1.3.11 مراجع….. ………………………………………………………………………………………………….30

1-4 ) افزایش راندمان توبین بادی محور عمودی

1.4.1.مقدمه……. …………………………………………………………………………………………………..31

1.4.2هندسه مسئله….. ……………………………………………….. …………………………………………….3

1.4.3بررسی استقلال از شبکه……………………………………………….. ………………………………..33

1.4.4اعتبار سنجی….. …………………………………………………………………………………………….33

1.4.5 نصب نازل درمعرض جریان…………………………………………………………………………….34

1.4.6 نتیجه گیری وجمع بندی…………………………………………………………………………………35

1.4.7 مراجع………………………………………………………………………………………………………….35

1-5 ) بررسی تئوری وتجربی مربوط به نوع جدیدی از توربین های بادی محور عمودی

1.5.1مقدمه……………………. ……………………………………………………………………………………37

1.5.2 شرح مدل تجربی ساخته شده………… ……………………………………………………………….39

1.5.3 محاسبات تئوریک برای مدل تجربی پیشنهاد شده.. ……………………………………………..40

1.5.4 محاسبات مربوط به توان خروجی…… ……………………………………………………………….41

1.5.5محاسبات مربوط به بازده. ………………………………………………………………………………..43

1.5.6 محاسبات مربوطبه ضریب درگ وارد بر پره…… …………………………………………………46

1.5.7 مراحل محاسبات آزمایشگاهی توربین بادی ومقایسه آن با نتایج تئوری.. …………………48

1.5.8 نتیجه گیری. ………………………………………………………………………………………………..49

1.5.9 مراجع. ………………………………………………………………………………………………………..49

1-6 )روش نوین ،برای طراحی توربین های بادی،با محور عمودی

1.6.2 معرفی کلی سیستم. ………………………………….. ………………………………………………….50

1.6.3 بخش مکانیکی.. …………………………………………… …………………………………………….50

1.6.4پره اصلی….. …………………………………………………………………………………………………51

1.6.5پره فرعی….. ……………………………………….. ………………………………………………………51

1.6.6نگهدارنده. …………………………………………….. …………………………………………………..51

1.6.7کنترل کننده.. …………………………………………… …………………………………………………51

1.6.8متمرکزکننده… ………………………………………… ………………………………………………….52

1.6.9بخش الکتریکی…….. ……………………………………………………………………………………..52

1.6.10 ژنراتور….. ………………………………………. ………………………………………………………52

1.6.11 یکسوساز واینورتر… …………………………….. ……………………………………………………52

1.6.12 سیستم محافظ…….. …………… ………………………………………………………………………52

1.6.13 تشریح عملکرد توربین.. ………………………………………………………………………………52

1.6.14 توان وراندمان………………………………………… …………………………………………………52

1.6.15 سرعت نوک. ……………………………………….. ………………………………………………….53

1.6.16 نتیجه گیری……………………………………………. …………………………………………………53

1.6.17 منابع…… …………………………………………………………………………………………………..53

i

ارجاع دهی و رفرنس نویسی

تمام مطالب این بسته مطابق با استاندارد های دانشگاههای وزارت علوم ایران رفرنس دهی شده اند و هیچ قسمتی از بسته وجود ندارد که بدون منبع باشد.

نگارش گروهی

در نگارش و جمع آوری این بسته آموزشی دو کارشناس ارشد رشته مکانیک و یک مهندس برق همراهی کرده اند.کار گروهی بستر بهتری برای پژوهش فراهم میکند.

<

معرفی منبع برای ادامه پژوهش

در این بسته بیش از 1000 مقاله و منبع در زمینه توربین های بادی عمود محور معرفی شده است که می توان از آنها برای ادامه مسیر پژوهشی استفاده کرد.

Z

پاسخ به سوالات و پشتیبانی علمی

در قسمت دیدگاه ها  اماده پاسخگویی به سوالات احتمالی شما در حد توان علمی خود هستیم.در صورت نیاز شماره تماس برای ارتباط با محققین برای شما ارسال می گردد.

بخش هایی از فصل دوم شبیه سازی عددی عملکرد توربین بادی عمود محور

به منظور درك بهتر نحوه عملكرد توربينهاي بادي محور عمودي، در اين قسمت عملكرد توربين در يك دوران آن در يك نسبت سرعت لبه (55/2) مورد بررسي قرار گرفته است.  موقعيت روتور نسبت به جريان گذرنده از آن با استفاده از موقعيت يك پره آن مشخص ميشود كه در اينجا اين پره به صورت پره مرجع مورد خطاب قرار داده شده است. زاويه موقعيت پره مرجع و روتور و همچنين نواحي بالادست و پاييندست روتور در شكل 5 نشان داده شده است. با عبور جريان بر پرههاي روتور، دو نيروي عمودي و مماسي بر پرههاي روتور در مركز فشار پره وارد شده و گشتاور توليدي پره، از مجموع گشتاور اين دو نيرو حول محور دوران روتور حاصل ميشود.

نمودار ضريب گشتاور توليدي توسط پره مرجع در يك دوران روتور در شكل 6 نشان داده شده است. همانطور كه مشاهده ميشود عمده دريافت انرژي از جريان توسط پره در ناحيه بالادست روتور صورت ميگيرد و در ناحيه  پاييندست بخش اندكي از انرژي جريان به پرههاي روتور منتقل مي شود. بايد توجه داشت در ناحيه پاييندست، در برخي مواقع گشتاور توليدي در خلاف جهت دوران ميباشد كه اين موجب كاهش كارايي توربين ميشود.

در هر زاويه، گشتاور توليدي كل روتور از مجموع گشتاور توليدي توسط هر پره حاصل ميشود (شكل 7). همانطور كه قابل مشاهده است، گشتاور توليدي كل روتور ماهيتي نوساني دارد و براي محاسبه ضريب عملكرد توربين (رابطه 1)، از مقدار متوسط آن استفاده ميشود. ضريب گشتاور ارائه شده در شكلهاي 6 و 7، از رابطه 3 محاسبه شده است.

ضریب گشتاور توربین بادی

ضریب گشتاور توربین بادی

به منظور بررسي اثر تغيير محل اتصال پره بر كارايي توربين موردنظر، 3 روتور ديگر با محل اتصالهاي مختلف مورد بررسي قرار گرفته است. در شكل 8 شماتيكي از نقاط اتصال پره به بازوهاي نگه دارنده مورد بررسي در اين قسمت نشان داده شده است. در اين شكل نقطه اول در مركز آيروديناميكي، نقطه دوم در محل بيشينه ضخامت، نقطه سوم در مركز سطح و نقطه چهارم در ميانه وتر ايرفويل انتخاب شده است. شكل 9 منحني ضريب عملكرد توربين بر حسب نسبت سرعت لبه را براي روتور با محل اتصالهاي ذكر شده نشان ميدهد. بايد توجه داشت كه در شكل 9 و همچنين در شكل 11، شمارهگذاري روتورها مطابق با شمارهگذاري صورت گرفته براي محل اتصال پرهها در شكل 8 ميباشد. همانطور كه در شكل 9 مشاهده ميشود با دور شدن محل اتصال از لبه حمله پره، ضريب عملكرد توربين افزايش مييابد و در عين حال، نسبت سرعت لبه مربوط به بيشينه ضريب عملكرد ثابت ميماند. علت افزايش ضريب عملكرد توربين با دور شدن محل اتصال از لبه حمله پره را ميتوان ناشي از افزايش گشتاور نيروهاي عمودي حول محور دوران دانست. براي محل اتصال 4/0 و 5/0، مركز فشار همواره در ناحيه بين لبه حمله پره تا محل اتصال آن قرار ميگيرد (شكل 10- ب). اين موجب ميشود كه در زوايايي كه نيروي عمودي در جهت منفي ميباشد، گشتاور توليدي ناشي از اين نيرو در جهت دوران روتور وارد شود و در توليد گشتاور روتور مشاركت كند ولي در زوايايي كه نيروي عمودي در جهت مثبت وارد ميشود، همچنان گشتاور ناشي از آن نيرو در خلاف جهت دوران روتور وارد شود. به منظور درك بهتر توضيحات فوق، نمودار ضريب گشتاور ناشي از نيروي عمودي در نسبت سرعت 2/2 در شكل 11 آورده شده است.

فهرست کامل فصل دوم شبیه سازی عددی عملکرد توربین بادی عمود محور

2-1) شبیه سازی عددی جریان توربین بادی محور عمودی داریوس

2.1.1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………….57

2.1.2 آیرودینامیک توربین بادی داریوس…………………………………………………………………..58

2.1.3شبیه سازی عددی جریان…………………………………………………………………………………60

2.1.4 نتایج وبحث……. …………………………………………………………………………………………..63

2.1.5 فهرست منابع………………………………………………………………………………………………..68

2-2 ) تحلیل عددی رفتار دینامیکی پره های توربین بادی بامحور عمودی به روش اویلری-لاگرانژی کوپل شده

2.2.1مقدمه………………………………………………….. ……………………………………………………..71

2.2.2شبیه سازی المان محدود… ………………………………………………………………………………72

2.2.3 مدل سازی.. ……………… ………………………………………………………………………………..72

2.2.4 شرایط مرزی واولیه…………………………………… …………………………………………………73

2.2.5 اصطکاک.. ………………… ……………………………………………………………………………745

2.2.6 تحلیل فرایند.. ………………… …………………………………………………………………………..75

2.2.7 نتایج وبحث… ………………………………………………………………………………………………76

2.2.8 نتیجه گیری.. ……………………………………………………………………………………………….80

2.2.9 پیشنهادات… ………………………………………………………………………………………………..80

2.2.10 فهرست علائم…… ………………………………………………………………………………………81

2.2.11 مراجع… ……………………………………………………………………………………………………81

2-3 ) شبیه سازی عددی یک توربین بادی با محور عمودی ومقایسه بامدل تحلیلیDMST

2.3.1 مقدمه….. …………………………………………………………………………………………………….82

2.3.2 توان تولید شده توسط توربین بادی… ……………………………………………………………….83

2.3.3 تحلیل آیرودینامیکی توربین بادی بامحور عمودی.. …………………………………………….84

2.3.4 مدلهای تحلیلی. ……………………………………………………………………………………………84

2.3.5 مدل کانال جریان دوگانه.. ……………………………………………………………………………..85

2.3.6 شبیه سازی عددی. ………………………………………………………………………………………..86

2.3.7 نتایج… ………………………………………………………………………………………………………..87

2.3.8 نتیجه گیری وجمع بندی… ……………………………………………………………………………..88

2.3.9 مراجع… ………………………………………………………………………………………………………88

2.3.10 پی نوشت. …………………………………………………………………………………………………88

2-4 ) بررسی عددی تاثیر ضخامت پره بر عملکرد آیرودینامیکی توربین بادی محور عمودی

2.4.1 مقدمه….. …………………………………………………………………………………………………….90

2.4.2 روش حل عددی…………………………………………………………………………………………..91

2.4.3 معادلات حاکم….. ………………………………………………………………………………………..91

2.4.4 پارامترهای توربین بادی محور عمودی داریوس…………………………………………………..92

2.4.5شرایط مرزی…………………………………………………………………………………………………93

2.4.6 شبکه بندی…………………………………………………………………………………………………..93

2.4.7 اعتبارسنجی………………………………………………………………………………………………….94

2.4.8 بحث ونتیجه گیری………………………………………………………………………………………..95

2.4.9بررسی نمودار………………………………………………………………………………………………..95

2.4.10 منابع……………………………………………………………………………………………………….100

2-5 ) تحلیل عددی جریان درتوربین بادی عمود محور پره مستقیم وبررسی تاثیر افزایش ضخامت پره برضرایب آیرودینامیک وعملکرد این توربینها

2.5.1 مقدمه. ……………………………………………………………………………………………………..102

2.5.2 تئوری مسئله… ……………………………………………………………………………………………103

2.5.3 هندسه مسئله وتولید شبکه… ………………………………………………………………………….103

2.5.4 شرایط مرزی………………………………………………………………………………………………104

2.5.5 شبیه سازی جریان پیرمون ایرفویل استاتیک. ……………………………………………………104

2.5.6 استقلال ازشبکه………………………………………. …………………………………………………104

2.5.7 انتخاب مدل مغشوش……………………………………………………………………………………104

2.5.8 شبیه سازی جریان ناپایا پیرامون ایرفویل نوسانی بادو الگوی سینوسی با دامنه نوسان متفاوت……………………………………………………………………………………………………………….104

2.5.9 روش حل عددی…………………………………………………………………………………………105

2.5.10 شبیه سازی جریان ناپایا حول پره توربین بادی عمود محور پره مستقیم…………………105

2.5.11 تاثیر افزایش ضخامت برضرایب آیرودینامیک پره وعملکرد توربین بادی……………105

2.5.12 نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………..106

2.5.13 شکل ها ونمودارها……………………………………………………………………………………106

2.5.14 مراجع…………………………………………………………………………………………………….107

2-6 ) بررسی عددی اثرمحل اتصال وگام اولیه پره برعملکرد یک توربین بادی محور عمودی

2.6.1مقدمه………………………………………………………………………………………………………..108

2.6.2 شبیه سازی…………………………………………………………………………………………………109

2.6.3 اعتبارسنجی………………………………………………………………………………………………..110

2.6.4عملکرد توربین در یک دوران………………………………………………………………………..111

2.6.5 بررسی اثرمحل اتصال پره……………………………………………………………………………..111

2.6.6 بررسی اثرگام اولیه پره…………………………………………………………………………………112

2.6.7 نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………..113

2.6.8 فهرست علائم…………………………………………………………………………………………….113

2.6.9 مراجع……………………………………………………………………………………………………….113

تعداد صفحه بسته آموزشی

تعداد منابع معرفی شده برای ادامه کار

تعداد پشتیبانان مخصوص این فایل

قسمت هایی از فصل سوم توربین سانیوس

در شکل نتایج مربوط به مقایسه ی ضریب توان برحسب نسبت سرعت نوک مدل 1 توربین های داریوس و ساونیوس آورده شده است. همان گونه که انتظار میرفت، مدل ترکیبی توانست تأثیر مطلوبی بر ضریب توان در نسبت سرعت های پایین نسبت به توربین داریوس بگذارد. همچنین این مدل محدودهی عملکرد را نسبت به توربین های داریوس و ساونیوس بهبود بخشید. نکته قابل توجه، کاهش پیک ضریب توان در مدل ترکیبی می باشد که علت آن تأثیر توربین ساونیوس درنسبت های سرعت نوک بالا وافزایش نیروی درگ و به تبع کاهش بیشترین توان مدل ترکیبی، می باشد. همچنین تأثیر عدد رینولدز با مقایسه ی نتایج توربین داریوس در سرعت های و 7و 8 متر بر ثانیه،  قابل دیدن است. با کاهش عدد رینولدز ضریب توان نیزکاهش یافته است. نکته دیگر، پایین بودن بیشینه توان توربین داریوس است انتخاب شده است که دلیل آن میتواند پایین بودن صلبیت توربین باشد. برای این منظور نتایج توربین داریوس با طول وتر دو برابر، به عبارتی صلبیت دو برابر نیز در شکل 4 آورده شده است. تأثیر افزایش طول وتر ایرفویل و تغییر صلبیت بر بیشینه ضریب توان توربین داریوس مشهود است. افزایش صلبیت باعث افزایش ضریب توان و بهبود راه اندازی توربین داریوس شده است. در ادامه تأثیر تغییر صلبیت بر عملکرد توربین ترکیبی بررسی میگردد.

صریب توان بر حسب سرعت نوک پره

همان که اشاره شد، تغییر طول وتر ایرفویل که منجر به تغییر صلبیت می شود و تاثیر قابل توجهی بر عملکرد توربین داریوس گذاشت. برای این منظور تأثیر آن بر توربین ترکیبی نیز لحاظ گردید و نتایج در نمودار آورده شده است. در این نمودار ضریب توان برحسب نسبت سرعت نوک  مدل ترکیبی که هندسه ی آن توضیح داده شد، مقایسه گردیده است. توربین ترکیبی مدل  با بالاترین صلبیت ، راه اندازی توربین را بیشتر از سایر مدلولی به ها بهبود بخشید همان نسبت محدوده ی عملکرد توربین را کاهش داده است. مدل بهترین توربین 3 بیشینه ازنظری توان و محدودهی عملکرد، میباشد. در این مدل ترکیبی طول وتر ایرفویل توربین داریوس و به صلبیت آن، تبع برابر مدل اولیه میباشد. نتیجه میشود که افزایش طول وتر ایرفویل تا یک تأثیر حدی مطلوب دارد و از آن به بعد، تأثیر نامطلوبی بر عملکرد توربین میگذارد.

فهرست کامل فصل سوم توربین ساونیوس

3-1 ) بهبود عملکرد توربین بادی محور عمودی ترکیبی داریوس-ساونیوس به کمک تغییر طول وترایرفویل

3.1.1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………….116

3.1.2 حل عددی…………………………………………………………………………………………………117

3.1.3 بررسی ابزار حل………………………………………………………………………………………….118

3.1.4معادلات حاکم……………………………………………………………………………………………118

3.1.5 روابط مهم مربوط به توربین بادی…………………………………………………………………..119

3.1.6 بررسی هندسه وشرایط مرزی حاکم……………………………………………………………….119

3.1.7 نحوه شبکه بندی هندسه……………………………………………………………………………….120

3.1.8 اعتبار سنجی حل عددی……………………………………………………………………………….121

3.1.9 تشریح شرایط حل وهندسه های مورد مطالعه……………………………………………………123

3.1.10 بحث ونتیجه گیری……………………………………………………………………………………124

3.1.11 بررسی نمودارهای نتایج……………………………………………………………………………..124

3.1.12 نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………..127

3.1.13 فهرست علائم………………………………………………………………………………………….127

3.1.14 مراجع…………………………………………………………………………………………………….128

3-2 ) بررسی تاثیرات مقطع تیغه،سرعت باد وصلبیت برعملکرد توربین محور عمودی داریوس

3.2.1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………….131

3.2.2روش عددی……………………………………………………………………………………………….131

3.2.3معادلات حاکم……………………………………………………………………………………………132

3.2.4 بحث و بررسی نتایج…………………………………………………………………………………….133

3.2.5تاثیر تغییر مقطع تیغه……………………………………………………………………………………..134

3.2.6 تاثیر تغییرات عدد رینولدز…………………………………………………………………………….134

3.2.7 تاثیر تغییرات صلبیت……………………………………………………………………………………135

3.2.8 نتیجه گیری وجمع بندی……………………………………………………………………………….136

3.2.9 مراجع……………………………………………………………………………………………………….136

3-3 ) امکان سنجی نصب وایستایی توربین بادی محور عمودی ساونیوس برای یک ساختمان

3.3.1مقدمه………………………………………………………………………………………………………..138

3.3.2 بررسی آماری میزان وزش باد درشهر اصفهان…………………………………………………..140

3.3.3 نکات استنتاج شده از نمودارهای هواشناسی……………………………………………………..141

3.3.4 مشخصات توربین بادی ساخته شده………………………………………………………………..141

3.3.5 بهترین مکان نصب توربین ورورش های اجرای آن……………………………………………144

3.3.6هنگامی که سازه در فاز طراحی میباشد…………………………………………………………….144

3.3.7 هنگامی که سازه در فاز اجرا میباشد……………………………………………………………….145

3.3.8 هنگامی که سازه ساخته شده ودرحال بهره برداری است……………………………………..146

3.3.9 بررسی اقتصادی………………………………………………………………………………………….147

3.3.10 نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………….147

3.3.11 منابع ومراجع……………………………………………………………………………………………148

قسمت هایی از فصل چهارم توربین داریوس

صلبيت يكي از پارامترهاي اساسي در توربين هاي داريوس است. اين پارامتر سرعت چرخشي توربين را براي رسيدن به عملكرد بيشينه كنترل ميكند. صلبيت بالا معمولا به نسبت سرعت نوك پره ي پايين كه يكي ديگر از پارامترهاي اساسي است منجر مي شود و راندمان توربين كاهش مي يابد. در نسبت سرعت نوك هاي بالا پره ها اندركنش قوي تري با جريان دنباله ي بالا دست خواهند داشت(هاول، 2010). صلبيت و نسبت سرعت نوك هر دو نسبت هايي بي بعد هستند كه به ترتيب به وسيله روابط ( 1) و (2) معرفي مي شوند.

فرمول بندی توربین عمود محور

در اين رابطه N تعداد پره، C طول وتر پره (ايرفويل)، R شعاع روتور، ω سرعت دوراني روتور بر حسب راديان بر ثانيه و  ∞V سرعت جريان آزاد است. شكل(2) تركيب بندي توربين داريوس مورد مورد بررسي را نشان مي دهد و شكل(3) مثلث هاي سرعت را براي پره ي اول هنگامي كه در موقعيت θ درجه از مبدا قرار دارد نشان مي دهد. در شكل(3)، V سرعت مطلق سيال تحت تاثير چرخش جريان درون ناحيه ي تحت تاثير روتور است. U سرعت خطي پره است كه معادل ωR است و بر مسير حركت پره مماس است. W سرعت نسبي جريان نسبت به پره است. پره ها مستقيم بوده و از ايرفويل 0016 NACA استفاده شده است. جريان هواي آزاد به سمت روتور حركت مي كند، روتور مقداري از انرژي جنبشي جريان را جذب مي كند و جريان هوايي كه توربين را ترك مي كند داراي محتواي انرژي كمتري نسبت به جريان ورودي است(اصل بقاي انرژي). به عبارت ديگر توربين مانند يك سايه بان در مقابل باد عمل مي كند و دنباله ايي از باد متلاطم و با سرعت كم در پشت توربين تشكيل مي شود

شكل 4) نشان دهنده ميكرو-توربين طراحي شده است. ابعاد و اندازه ي روتور و پره ها بر روي شكل مشخص شده است. در اين مقاله يك ميكرو-توربين بادي محور عمودي داريوس طراحي شده و كد هاي طراحي در محيط نرم افزار متلب تهيه شده و نتايج آن ارائه شده است. براي هر پره با افزايش زاويه حمله تا قبل شروع وامانش نيروي برآ افزايش مي يابد. همچنين با افزايش نيروي برآ، نسبت برآ به پسا كاهش خواهد يافت. با توجه به نتايج بدست آمده با افزايش سرعت باد توان خروجي و گشتاور وارد بر محور روتور افزايش خواهد يافت. براي كاركرد توربين در شرايط مناسب بايد زاويه حمله به گونه اي باشد كه توربين نيروي برآي بيشينه توليد كند. از آنجا كه زاويه حمله ي پره ها به شدت به نسبت سرعت نوك بستگي دارد براي اين كار بايد نسبت سرعت نوك بهينه انتخاب شده تا بوسيله آن سرعت دوراني بهينه انتخاب گردد. نيروي عمودي وارد بر روتور همانند گشتاور وارد بر محور روتور يك تابع متناوب است. دوره ي تناوب هر دو نمودارارائه شده است.

فهرست کامل فصل چهارم توربین داریوس

4-1 ) طراحی میکرو-توربین بادی محور عمودی داریوس

4.1.1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………….151

4.1.2آیرودینامیک روتور-طراحی توربین……………………………………………………………….152

4.1.3 نتایج…………………………………………………………………………………………………………154

4.1.4 بحث ونتیجه گیری………………………………………………………………………………………156

4.1.5 مراجع……………………………………………………………………………………………………….157

4-2 ) بررسی عوامل موثر بر راندمان توربین محور عمودی داریوس به روش آیرودینامیکی

4.2.1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………….157

4.2.2 معادلات حاکم…………………………………………………………………………………………..160

4.2.3 بحث وبررسی نتایج……………………………………………………………………………………..161

4.2.4 نتیجه گیری وجمع بندی……………………………………………………………………………….164

4.2.5 مراجع……………………………………………………………………………………………………….164

4-3 ) بهبهود عملکرد توربین بادی محور عمودی ترکیبی داریوس-ساونیوس به کمک تغییر طول وتر ایرفویل

4.3.1مقدمه………………………………………………………………………………………………………..166

4.3.2 حل عددی………………………………………………………………………………………………..167

4.3.3 بررسی ابزار حل………………………………………………………………………………………….168

4.3.4 معادلات حاکم…………………………………………………………………………………………..168

4.3.5 روابط مهم مربوط به توربین بادی…………………………………………………………………..169

4.3.6 بررسی هندسه وشرایط مرزی حاکم……………………………………………………………….169

4.3.7 نحوه ی شبکه بندی هندسه……………………………………………………………………………170

4.3.8 اعتبار سنجی حل عددی……………………………………………………………………………….171

4.3.9 تشریح شرایط حل وهندسه های مورد مطالعه……………………………………………………173

4.3.10 بحث ونتیجه گیری……………………………………………………………………………………174

4.3.11 بررسی نمودارهای نتایج…………………………………………………………………………….174

4.3.12 نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………..177

4.3.13 فهرست علائم………………………………………………………………………………………….178

4.3.14 مراجع…………………………………………………………………………………………………….178

4-4 ) بررسی تاثیرات مقطع تیغه،سرعت باد وصلبیت برعملکرد توربین محور عمودی داریوس

4.4.1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………….181

4.4.2روش عددی……………………………………………………………………………………………….181

4.4.3 معادلات حاکم…………………………………………………………………………………………..182

4.4.4 بحث وبررسی نتایج…………………………………………………………………………………….183

4.4.5 تاثیر تغییر مقطع تیغه…………………………………………………………………………………….184

4.4.6 تاثیر تغییرات عدد رینولدز…………………………………………………………………………….184

4.4.7 تاثیرات تغییرات صلبیت……………………………………………………………………………….185

4.4.8 نتیجه گیری وجمع بندی……………………………………………………………………………….186

4.4.9 مراجع……………………………………………………………………………………………………….186

4-5 ) شبیه سازی عددی جریان توربین بادی محور عمودی داریوس

4.5.1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………….189

4.5.2 آیرودینامیک توربین بادی داریوس………………………………………………………………..190

4.5.3 شبیه سازی عددی جریان………………………………………………………………………………192

4.5.4 نتایج وبحث……………………………………………………………………………………………….195

4.5.5 فهرست منابع…………………………………………………………………………………………..200

4-6 ) بررسی عددی تاثیر زاویه گام اولیه پره برروی عملکرد آئرودینامیکی توربین بادی محور عمودی داریوس

4.6.1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………203

4.6.2 حل عددی………………………………………………………………………………………………..204

4.6.3 معادلات حاکم………………………………………………………………………………………….205

4.6.4 پارامترهای توربین بادی داریوس……………………………………………………………………206

4.6.5 شرایط مرزی……………………………………………………………………………………………..207

4.6.6 شبکه بندی………………………………………………………………………………………………..208

4.6.7 بحث ونتیجه گیری………………………………………………………………………………………209

4.6.8 اعتبار سنجی نتایج……………………………………………………………………………………….209

4.6.9 بررسی اثرحرکت روتور……………………………………………………………………………….209

4.6.10 اثر زاویه گام روی عملکرد توربین……………………………………………………………….210

4.6.11 نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………..212

4.6.12 مراجع…………………………………………………………………………………………………….213

%

میزان رضایت

میزان رضایت افراد خریدار بسته جامع توربین بادی عمود محور بعد از خرید

(نظر سنجی به وسیله ایمیل و یک هفته بعد ازخرید بسته انجام می گیرد)

قسمت هایی از فصل پنجم توربین هانتردیسکی

در این قسمت یک توربین هانتر دیسکی شکل با پره های جدید مورد آزمایش قرار گرفته است. در این آزمایش توربین در داخل تونل باد با 2 متر طول و عرض و ارتفاع 455 میلیمتر قرار گرفته است. سرعت جریان باد در داخل تونل 610 متر بر ثانیه میباشد. همانطور که در شکل . مشاهده میشود سه توربین شامل 3، 4 و 6 ردیف پره مورد آزمایش قرار گرفت، که هر ردیف خود شامل سه پره مجزاست که بسته به سرعت باد باز و بسته میشود. این نوع پرهها از شکل فلس ماهی گرفته شده است که فلس ماهی به شنا کردن ماهی کمک میکند لذا برای تولید توان بیشتر از باد از این نوع پره استفاده شده است. از جمله مزایای این نوع پره عبارتست از: وقتی که جریان باد به پشت پرهها برخورد میکند پرهها با کمترین مقاومت ممکن بسته میشوند و همچنین وقتی جریان باد کم است پرههای کوچکتر نزدیک به محور باز میشوند، بنابراین از جریان باد با سرعت پایین نیز میتوان حداکثر استفاده را کرد. شکل 2 نوع پرهها و ابعاد آنها نشان داده شده است. قطر دیسک توربین 275 میلی- متر و شعاع پرهها 20، 35 و 30 میلیمتر در نظر گرفته شده است. همه پرهها روی دیسک مفصل شدهاند و آزادانه تا زاویه 05 درجه نسبت به دیسک باز و بسته میشود. توربین به یک ژنراتور از طریق یک شفت متصل شده است که به وسیله این شفت و ژنراتور انرژی به انرژی الکتریکی تبدیل میشود. یک مقاومت الکتریکی متغیر برای تنظیم جریان برق مورد استفاده قرار گرفته است. تونل باد به همراه توربین مورد در شکل 3 نشان داده شده است

فهرست کامل فصل پنجم توربین هانتردیسکی

5-1 ) تحلیل عددی توربین بادی هانتر دیسکی شکل

5.1.1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………….217

5.1.2 توربین آزمایش شده……………………………………………………………………………………217

5.1.3 حل CFD………………………………………………………………………………………………..218

5.1.4 نتایج…………………………………………………………………………………………………………219

5.1.5 نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………..222

5.1.6 فهرست منابع………………………………………………………………………………………………223

5-2 ) تحلیل آزمایشگاهی توربین بادی هانتر دیسکی شکل درتونل باد

5.2.1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………….224

5.2.2 شرح آزمایش…………………………………………………………………………………………….225

5.2.3 وسایل اندازه گیری……………………………………………………………………………………..227

5.2.4 نتایج وبحث روی نتایج………………………………………………………………………………..228

5.2.5 نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………..230

5.2.6مراجع………………………………………………………………………………………………………..231

قسمت هایی از فصل ششم کاربرد های خانگی

در بازه ده ساله 1391-1382 کمترین سرعت باد 3 متر برثانیه بوده که فقط در یکی از ماه های کم باد رخ داده است و بیشترین سرعت باد برابر 30 متر بر ثانیه است. میانگین کمترین سرعت بادی که در اکثر ایام سال می وزد برابر متر بر ثانیه است در صورتیکه توربین طراحی شده با سرعت 3 متر بر پانیه نیز به حرکت در می آید و بدین معنی است که با نصب توربین درمکان مناسب میتوان دراکثرماههای سال انرژی ازباد دریافت نمود. حداکثر سرعت باد احتمالی 60 متر بر ثانیه که مربوط به نواحی فاقد پوشش گیاهی شمال غرب اصفهان بوده و توسط سازمان هواشناسی اصفهان تخمین زده شده است، همچنین آیین نامه های طراحی سازه ها سرعت بحرانی باد در شهر اصفهان را که دوره بازگشت آن در 50 سال آینده، کمتر از 2% است، 30m/s برداشت کرده اند که این مطلب در طراحی توربین( Out Cut) اهمیت دارد.
همچنین فرم سازه های مسکونی و اقلیم شهری و شهر سازی در نحوه ی وزش باد موثر است. الگوی ساختمانی فشرده سبب حرکت باد در بالای سازه ها می شود که در نواحی کم تراکم تر؛ سرعت باد آرام می شود و با فاصله گذاری بیشتر بین سازه ها، باد ها به پایین کشانده می شوند.همچنین اگر سازه ای بلند مرتبه در میان دیگر سازه ها ی با ارتفاع متوسط قرار گیرد؛ باعث وجود گردباد هایی در مقابل سازه ی بلند مرتبه می شود. 80 درصد سازه های مسکونی شهر اصفهان، ارتفاعی در حدود 18 تا 25 متر دارند وبا توجه به الگوی فشرده ساختمانی آنها، باد در بالای سازه ها در معرض چشمه باد توربین حرکت میکند. در شکل نحوه وزش و عبور باد از سازه های مختلف را با توجه به فرم مختلف آنها نشان می دهد.بهترین مکان نصب توربین در بام سازه ها، در قسمت بام خرپشته است، چراکه بالاترین ارتفاع را نسبت به سایر نقاط دارد و محلی مناسب برای اجرای فنداسیون توربین در سازه های ساخته شده است. در مورد نصب توربین در پشت بام، نظر به اینکه بار زنده مربوط به توربوژنراتور بادی بر پشت بام برابر 051 کیلوگرم بر متر مربع است،باید وزن متمرکز آن توسط فنداسیون مناسبی به صورت گسترده بروی بام پخش شود. و همچنین می توان در مناطقی که پراکندگی پوشش گیاهی وجود ندارد و یا ساختمان های مجاور آن ساختمان اندک است و توربین در معرض باد شدید قرار دارد، توربین را با کابل مهار کرد

فهرست کامل فصل ششم کاربردهای خانگی

6-1 ) تعیین روتور بادی بهینه جهت مصارف خانگی ومروری بر پارامترهای موثر بر بازده آن

6.1.1مقدمه………………………………………………………………………………………………………..234

6.1.2 توربین بادی محور افقی………………………………………………………………………………..235

6.1.3توربین بادی محور عمودی…………………………………………………………………………….235

6.1.4 مروری بر مطالعات پیشین……………………………………………………………………………..236

6.1.5 روش تحقیق………………………………………………………………………………………………236

6.1.6 انتخاب توربین وروتور…………………………………………………………………………………237

6.1.7 روتور ساونیوس ومروری بر پارامترهای موثردر بازده آن…………………………………….238

6.1.8 نسبت منظری……………………………………………………………………………………………..238

6.1.9مقطع عرضی پره ها………………………………………………………………………………………239

6.1.10 نسبت همپوشانی……………………………………………………………………………………….239

6.1.11 شکاف جداکننده پره ها…………………………………………………………………………….240

6.1.12 صفحات انتهایی………………………………………………………………………………………..240

6.1.13 هندسه پره ها……………………………………………………………………………………………240

6.1.14 تعداد طبقات……………………………………………………………………………………………241

6.1.15 تعداد پره ها……………………………………………………………………………………………..242

6.1.16 نتایج………………………………………………………………………………………………………242

6.1.17 بحث در نتایج…………………………………………………………………………………………..244

6.1.18 نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………..245

6.1.19 پیوست ها………………………………………………………………………………………………..245

6.1.20 فهرست منابع……………………………………………………………………………………………246

6-2 ) امکان سنجی نصب وایستایی توربین بادی محور عمودی ساونیوس برای یک ساختمان مسکونی درشهر اصفهان

6.2.1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………….248

6.2.2 بررسی آماری میزان ورش باد در شهر اصفهان………………………………………………….249

6.2.3 نکات استنتاج شده ازنمودارهای هواشناسی………………………………………………………250

6.2.4 مشخصات توربین بادی ساخته شده…………………………………………………………………251

6.2.5 بهترین مکان نصب توربین وروشهای اجرای آن……………………………………………….254

6.2.6 بررسی اقتصادی………………………………………………………………………………………….257

6.2.7 نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………..257

6.2.8 منابع ومراجع………………………………………………………………………………………………258

 

 


قبل از خرید می توانید 47 صفحه از فایل را به رایگان دریافت کنید


خرید بسته جامع توربین عمود محور

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیل شما ارسال می گردد

تعداد صفحات 280 صفحه

10 دیدگاه

  1. با سلام بنده به محاسبات نیرو درگ بر روی پره ها دارم ایا این مورد در بسته قرار دارد؟ پیشاپیش از پاسخ شما ممنونم

    پاسخ
    • با سلام بله انجام گرفته از تئوری ممنتوم استفاده شده و در فصل اول کامل توضیح داده شده است صفحات 40 تا 50

      پاسخ
  2. پارامترهاي توربین بادي رمحو عمودي داریوس چی هست؟کسی هست راهنمایی کنه؟

    پاسخ
    • با سلام بله کسی هست

        ضریب قدرت یک توربین بادی محور عمودی است که به عنوان پارامتری از عملکرد توربین شناخته می شود .ضریب بیانگر نسبت انرژی توسط توربین به کل انرژی باد عبور کرده از توربین بادی میباشد.

        ضریب گشتاور توربین بادی

        نسیت سرعت نوک،در توربین محور عمودی میباشد که به صورت نسیت سرعت مماسی پره روتور به سرعت جریان آزاد تعریف میشود.

        مهمترین پارامترها این هست . توضیحات بیشتر و فرمول بندی در بسته بیان شده است

      پاسخ
  3. سلام
    من توربین عمودی داریوس را بصورت دو بعدی مدل کردم
    برای محاسبه گشتاور وارد بر پره ها در فلوئنت چطور باید عمل کرد؟

    پاسخ
    • با سلام مدل سازی رو با چه نرم افزاری انجام دادید؟فایل رو داخل فلوئنت import کردید؟

      پاسخ
      • با gambit مدل کردم

        پاسخ
        • به صورت دو بعدی شبیه سازی کردید؟ و الان گشتاور رو در دو بعدی می خواهید؟

          پاسخ
  4. عالي بود

    پاسخ
    • ممنون از اینکه وقت گذاشتید و مطالعه کردید

      پاسخ

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *