شبیه‌سازی عددی یک توربین بادی با محور عمودی و مقایسه با مدل تحلیلی DMST

نوع مقاله: علمی-تخصصی

نویسندگان

1 1- استادیار گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، sadatsakak@gmail.com

2 2- کارشناس ارشد مهندسی هوافضا، دانشگاه صنعتی شریف، h.barootiha@gmail.com

چکیده

در این تحقیق شبیه­سازی عددی یک توربین بادی با محور عمودی در حالت دوبعدی، ناپایا و در سرعت­های دورانی مختلف انجام شده است. در ابتدا یک تحلیل یک بعدی ساده برای محاسبه رابطه تقریبی توان توربین­های بادی ارائه شده است. در ادامه روش تحلیلی DMST[1] برای محاسبه ضریب توان توربین بادی و مقایسه نتایج آن با نتایج عددی، آمده است. توربین بادی مورد مطالعه در این تحقیق دارای 3 ایرفویل بوده که هر سه از نوع NACA 0018 می­باشند. مدل­سازی و تولید شبکه جهت حل عددی در نرم افزار گمبیت و تمام تحلیل­های عددی در نرم افزار فلوئنت انجام شده است. برای اعمال شرط دورانی هر پره از روش مش لغزشی در نرم افزار فلوئنت استفاده شده و همچنین با توجه به وجود جدایش وسیع جریان، برای مدل­سازی آشفتگی از روش RNGبهره برده شده است. در ضمن برای تحلیل عملکرد توربین در شرایط پایا از روش دستگاه مختصات چرخان استفاده شده است. در آخر مقادیر توان و گشتاور به­دست آمده در سرعت­های دورانی مختلف با روش DMST مورد ارزیابی قرار گرفته و عملکرد توربین در سرعت­های دورانی مختلف بررسی شده است.



[1] Double Multiple Stream Tube Model

کلیدواژه‌ها


[1]     UK energy in brief, DTI Publication. URN06/220. [Accessed online 02.03.07], http://www.dti.gov.uk; July 2006.

[2]     The history of the DoE program. U.S. Department of Energy, Sandia National Laboratories, American Wind Energy Association.

[3]     Dodd HM. Performance predictions for an intermediate-sized VAWT based on performance of the 34-m VAWT test bed. Ninth ASME wind energy symposium. January 1990.

[4]     Dodd HH, Ashwell TD, Berg DE, Ralph ME, Stephenson WA, Veers PS. Test results and status of the DOE/Sandia 34-M VAWT test bed, Canadian wind energy association conference.eptember 1989.

[5]     Berg DE, Klimas PC, Stephenson WA. Aerodynamic design and initial performance measurements for the Sandia 34-m vertical axis wind turbine. Ninth ASME wind energy symposium. January 1990. SED-VOL 9, ASME.

[6]     J. F. Manwell, J. G. McGowan and A. L. Rogers,  “Wind Energy Explained: Theory Design and Application,” John Wiley & Sons, Hoboken, 2002.

[7]     R. Templin, “Aerodynamic Performance Theory for the NRC Vertical-Axis Wind Turbine,” National Aeronautical Establishment Laboratory Technical Report LTR- LA-160, Canada, 1974.

[8]     J. Strickland, “The Darrieus Turbine: A Performance Prediction Model Using Multiple Stream Tubes,” Technical Report SAND75-041, Sandia National Laboratories, Albuquerque, 1975.

[9]     I. Paraschivoiu, “Aerodynamic Loads and Performance of the Darrieus Rotor,” Journal of Energy, Vol. 6, No. 6, 1981.  

[10]   B. Hurley, “A Novel Vertical Axis Sail Rotor,” Proceedings of 1st Wind Energy Workshop, London, 19-20 April 1979, pp. 40-47.