دانلود پایان نامه

استفاده از زاویه گام بهترین عملکرد را در سرعت بادهای مختلف دارا می باشد.
شکل1-25- نمودار ضریب قدرت برای تیغه های مستقیم شیب دار با زاویه گام های مختلف ]5[
(برای سرعت باد )
1-8- روش تحقیق، اهداف و ویژگی های پایان نامه
با توجه به مطالعات انجام شده و بررسی مقالات متعدد در زمینه تحلیل برهمکنش سیال بر جامد (باد بر پره های توربین باد)در این مقاله، توربین ساخته شده توسط آقای کلومبرنس و همکارانش (که در آخرین مقاله بالا به طور اجمالی مرورشد)را در نرم افزار آباکوس مدلسازی کردیم. پس از انجام آنالیز، برخی نمودار های بدست آمده از آنالیز را با نتایج عملی مقاله مقایسه و به صحت انجام آنالیز اطمینان حاصل نمودیم. پس از آن به بررسی دلایل تغییرات پارامترهایی که بیان شده می پردازیم و در نهایت با پیشنهاد طرحی بهینه در زمینه توربینهای بادی محور عمودی با تغییر برخی پارامترهای موجود از قبیل تاثیر زاویه گام و تاثیر سرعت بر تنش ها و کرنش های وارده بر پره های توربین و بررسی تعداد پره ها در مقادیر گشتاور استاتیکی و … پرداخته ایم.
اما بدون شک می توان بیان کرد که هیچ مقاله ای به بررسی تحلیل عددی برهمکنش باد بر روی پره های توربین بادی که منجر به بررسی سرعت و شتاب زاویه ای ایجاد شده در روتور اصلی باشد و مقایسه با نتایج، نپرداخته است. لذا این پایان نامه می تواند شروع تحلیلهای پیچیده تری درباره مدلسازی برهمکنش سیال-سازه توربین های بادی تلقی گردد.
1-9- مروری اجمالی بر فصول پایان نامه
همانطور که در این فصل بیان شد، ابتدا به تعریف انرژی تجدیدپذیر و انواع آن پرداختیم. سپس با توجه به اینکه موضوع پایان نامه بصورت تخصصی بر روی انرژی باد می باشد، تاریخچه ای مختصر از مصارف بکار رفته در طول تاریخ از انرژی باد را بیان نمودیم و سپس انواع توربین های بادی که شامل محور عمودی و افقی بوده را بررسی کرده و به بیان محاسن و معایب آن پرداختیم. در پایان نیز مقالات به چاپ رسیده بیست سال اخیر در این زمینه را بررسی نمودیم تا خواننده محترم با آشنایی کامل با موضوع پایان نامه به فصلهای بعدی که توضیحات تخصصی بیشتری در رابطه با توربین بادی محور عمودی داده شده است، مراجعه نماید.
در فصل 2، به تشریح آخرین مقاله در زمینه برهمکنش باد بر پره های توربین پرداخته می شود و سپس تئوری های مختلفی که دانشمندان در رابطه با ضریب قدرت توربین و .. ارائه نموده اند بررسی می شود و در نهایت، مقادیر ضریب قدرت در دو تئوری گلائورت و بتز محاسبه و مقایسه خواهد شد.
در فصل 3، مدلسازی برهمکنش سیال-سازه برای شبیه سازی دینامیکی توربین ساوونیوس ارایه شده است.
در فصل 4، نتایج تحلیل عددی با ارائه نمودارهای مختلف از قبیل نمودار گشتاور استاتیکی، ضریب قدرت و … بررسی خواهدشد.
در فصل آخر نیز با جمع بندی نتایج بدست آمده در پایان نامه، پیشنهادهایی برای انجام تحقیقات بعدی ارائه خواهد شد.
فصل دوم: معرفی پارامترهای آنالیز FSI
2-1- مقدمه
در این فصل، ابتدا پارامترهای موثر بر نتایج آزمایشگاهی که بر اساس مرجع ]5[ معرفی می شود. این پارامترها شامل گشتاور استاتیکی، زاویه فاز، نسبت هم پوشانی پره ها، و ضریب قدرت توربین می باشد.
سپس دو تئوری مهم در زمینه توربین های بادی توضیح داده خواهد شد. این تئوری ها شامل تئوری بتز و گلائورت می باشد. تئوری بتز قادر است به کمک قوانین ابتدایی فیزیک انرژی مکانیکی حاصل از برخود جریان هوا به پره های یک توربین را محاسبه کند. هر چند که استخراج قدرت بهینه به نسبت سرعت سیال قبل از توربین، به سرعت سیال بعد از آن بستگی دارد. اگرچه در تئوری حرکت بتز جهت ساده سازی معادلات فرض بر آن است که در یک توربین اصطکاک بین سیال و پره های توربین ناچیز می باشد اما همان معادلات هنوز به عنوان معادلات بنیادین مورد استفاده قرار می گیرد. در تئوری گلائورت نیز، به بررسی طراحی مفهومی آیرودینامیکی پره توربین بادی و طراحی مفهومی سازه ای پره های توربین بادی پرداخته شده و روابط مورد نیاز برای محاسبه دقیق هندسی برای سطح پره توربین های بادی محور افقی، بیان گردیده است.
2-2- معرفی پارامترهای موثر بر نتایج آزمایشگاهی
در تمامی مقالات ارائه شده در رابطه با پره های توربین بادی تنها نتایج بصورت آزمایشگاهی بررسی شده است و هیچ مقاله ای که به فرایند کامل برخورد هوا با پره های توربین و بررسی شرایط مختلف ایجاد شده بر روی پره ها پرداخته باشد، در دسترس نیست. لذا بهتر است تا به تشریح پارامترهای موثر بر نتایج آزمایشگاهی بپردازیم.
در مقاله ای که اخیرا در رابطه با موضوع این پایان نامه، ارائه شده است ، نتایج آزمایشگاهی نوعی از توربین ساوونیوس با محور عمودی بررسی شده که در آن توربین ها با نسبت هم پوشانی پره ها ی متفاوت و همچنین تغییر زاویه پره هادر دو طبقه توربین های دوطبقه ای، مورد ارزیابی قرار گرفته است. هر نوع توربین در چهار سرعت باد متفاوت تحت بررسی قرار گرفته شده است.
ضریب قدرت توربین با محور عمودی بستگی به پارامترهای مختلفی، از جمله: تعداد پره ها، شکل پره ها، نسبت هم پوشانی پره ها و تغییرزاویه پره ها در توربین های دو طبقه دارد.
در مقاله حاضر سه توریین با نسبت هم پوشانی های متفاوت ساخته شده و تحت آزمایش قرار گرفته و نتایج آن مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، توربین ها می توانند در زوایای متفاوت که شامل می باشد، قبل از تست قرار بگیرند که این باعث تغییر در زوایای برخورد سیال با پره های توربین می گردد.