دانلود پایان نامه

– قابل استفاده در زمین های ناهموار و دور از ساحل هستند و بیشتر آن ها شروع خودکار دارند.
1-6-2-2- معایب توربین های محور افقی:
– کارکرد سخت در نزدیک سطح زمین
– سختی در حمل و نقل
– مشکل در نصب و راه اندازی و تعمیر و نگه داری
– در مجاورت رادار تحت تاثیر قرار می گیرد.
شکل 1-11- شرح مختصری از انواع توربین( VAWT,HAWT و سایر) ]13[
شکل 1-12- طبقه بندی توربین های بادی پروانه ای با محور افقی HAWT ]13[
در حال حاضر بازدهی توربینهای بادی تا حد زیادی به تئوری آن نزدیک شده و بر این اساس میتوان صنعت توربینهای بادی را صنعتی بالغ تلقی کرد که جای رشد کمی در آن باقی مانده است.
اما تحقیقات اخیر پیش فرضهای قدیمی را دگرگون کرده است. بر اساس این تحقیقات، نوع و نحوه چیدمان توربینهای بادی میتواند بازده کلی تولید برق را تا حد زیادی افزایش دهد.
در مزارع بادی موجود، به دلیل اثرات آیرودینامیکی ملخهای هر توربین روی سایر ملخها، به ناچار باید فاصله توربینها از یکدیگر را افزایش داد که این امر سبب بزرگ شدن اندازه مزرعه میگردد. اما در عین حال بخش زیادی از بادی که وارد فضای مزرعه میگردد بدون برخورد با هیچ ملخی از مزرعه خارج شده و انرژی نهفته در دل خود را نیز با خود میبرد. به عبارت دیگر مزارع بادی موجود تنها از بخشی از انرژی بادی که می وزد استفاده میکنند. اما در طرح جدید، میتوان توربینها را در فواصل کمتری نصب نمود تا میزان تولید انرژی در واحد سطح افزایش یابد، همچنین با افزایش ارتفاع توربینها میتوان از بادهای قویتر و دائمی تری برای تولید الکتریسیته بهره گرفت.
هدف طراحی توربینهای جدید این است که با طراحی آن ها به شکل عمود محور به جای توربینهای ملخی افقی، بتوان توربینها را نزدیکتر به هم قرار داد]13[.
1-7- مروری بر تحقیقات انجام شده
بر اساس مقالات موجود در زمینه توربین های بادی، اولین مقالات منتشر شده در رابطه با حرکت توربین و همچنین پره های آن، در اواخر قرن 20 میلادی می باشد که این مقالات در چند موضوع به بررسی و تحلیل توربین بادی پرداخته اند که بیشتر آنها به مبحث سیالات و بررسی جریان های گردابه ای که در پشت توربین تشکیل می شود پرداخته اند و در سالهای اخیر نیز با رونق نرم افزار مهندسی این بررسی عمیق تر شده و مقالات زیادی مرتبط با سیالات توربین به چاپ رسیده است. اما اولین مقالاتی که در زمینه حرکت دینامیکی و بررسی تغییرات سرعت و گشتاور موجود می باشد، در سال 1996 میلادی منتشر شده است. کوتون و همکارانش در آن سال به بررسی جزئیات اثر تغییر هندسه تیغه بر توربین با محور عمودی و پره های مستقیم پرداخته اند. همچنین آنها به طور خاص به بررسی تاثیر گام و زاویه پیچ و تاپ و مخروطی بودن انحنای پره و مقایسه با پیکربندی توربین با پره هایی ساده پرداخته اند.تحقیق آنها بر روی مدل سه بعدی آیرودینامیک ناپایداری منجر به تعیین تاثیر هندسه پره های توربین بر عملکرد توربین با محور عمودی شده است. آنها بر نوع توربین با سرعت پایین متمرکز شدندکه ذاتاً به صورت آیرودینامیکی ناپایدار بوده وشدیدترین نوع بارگذاری ها را تجربه می کند]4[.
در سال 2006 سئونگ و همکارانش به تحقیق و پژوهش برای بهبود عملکرد توربین محور عمودی با پره های مستقیم پرداخته اند. به منظور بهبود عملکرد سیستم تولید برق، توربین با محور عمودی که متشکل از پره های مستقیم و موازی با محور توربین تحت دو سیستم تیغه مستقیم و موازی (شبیه دایره) و سیتم کنترل فعال تیغه است، مورد بررسی قرار گرفته است.
برای توربین بادی با سیستم سیکلی، تجزیه و تحلیل آیرودینامیکی با تغییر زاویه گام و زاویه فاز بر اساس حرکت سیکلی و با در نظر گرفتن تغییر سرعت و جهت وزش باد مورد بررسی قرار گرفته است. با این روش انرژی الکتریکی تولیدی حدود 30 درصد بیشتر از انرژی تولید شده به روش زاویه فاز ثابت می باشد. با به حداکثر رساندن نیروی مماسی در هر یک از تیغه های دوار در موقعیت چرخش خاص، نوع بهینه زاویه گام، بدست آمده است.
در تحقیق سئونگ چندین ایرفویل ( مانند)مورد بررسی قرار گرفته شده و در نهایت در آن تحقیق با تجزیه و تحلیل آیرودینامیک، بهبود عملکرد 60% بدست آمده است.
شکل 1- 13- سیستم تیغه مستقیم و موازی ]6[
در شکل 1-13 هنگامی که جهت باد از بالا به پایین باشد، چرخش روتور در جهت ساعتگرد می باشد. زاویه زاویه خط مماس و خط خمیده تیغه است و زمانی به ماکزیمم مقدار خود می رسد که زاویه در شکل بالا 90 یا 270 درجه باشد.
شکل 1- 14 تولید برق با توجه به ضریب (نسبت سرعت نوک پره به سرعت وزش باد)را برای 4 زاویه گام متفاوت و با سرعت باد نشان می دهد. همانطور که ملاحظه می شود هر چه سرعت چرخش روتور افزایش می یابد، قدرت بیشتری تولید می گردد و در نمودار قدرت پس از نقطه ماکزیمم با کاهش میزان قدرت روبرو هستیم.
مقدار ماکزیمم قدرت در زاویه گام و بدست می آید. حداکثر قدرت در مقدار زاویه گام بزرگتر و سرعت پره کوچکتر حاصل می گردد و این بدین معنی است که گشتاورهای زیادی را می توان با زاویه گام های بزرگتر در شرایط شروع، بدست آورد.