دانلود پایان نامه مدل تحلیلی و ساده سازی

دانلود پایان نامه

تئوری کلی توربین ساوونیوس بسیار ساده می باشد. انرژی باد نیرویی را بر سطح پره ها وارد می کند که این باعث چرخش پره ها حول یک محور می گردد. جهت تخمین ضریب قدرت توربین ، هایو(2006) معادله زیر را ارائه نمود که عموما مورد استفاده قرار می گیرد]5[.
(2-1)


(2-2)
که در رابطه فوق، سرعت نوک پره های توربین، ضریب دراگ در توربین ساوونیوس و سرعت سیال می باشد.
بنابراین، معادله فوق، تعداد پره های توربین، نسبت فاصله و شکل پره های توربین را نادیده گرفته است و تنها ضریب دراگ را در معادله تاثیر داده است.
معادله دقیق تر جهت بررسی رفتار پره های توربین توسط چاوئین و بینگریپ (1989) ارائه شده که بر اساس نتایج آزمایشگاهی استوار است. چاوئین توربین ساووینوسی با دو پره ساخته و مجهز به انواع سنسورها نموده و تحت باد با سرعت 10 و 12 متر بر ثانیه تست نموده که حاصل آن رابطه زیر می باشد]5[.
(2-3)
(2-4)
از اختلاف فشار بین سطوح پره های توربین، گشتاور دینامیک محاسبه می گردد. بنابراین، برای استفاده از یک مدل تحلیلی، اختلاف فشار بین پره ها در زوایای مختلف قابل دسترسی می باشد. دقیق تر کردن معادله بالا ، کار بسیار پیچیده ای می باشد و معادله بالا از ساده سازی تخمین ضریب قدرت توربین بدست آمده است آن هم در صورتی که تمامی مشخصات و ویژگی های توربین را داشته باشیم.
توربین ساوونیوس معمولا به عنوان یک توربین با نیروی دراگ شناخته می گردد اما مقاله فوق نشان می دهد که این توربین مشخصات نیروی لیفت را دارا می باشد.
چاوئین و بینگریپ (1989)نشان دادند که ضریب لیفت اثر منفی در مقدار ضریب قدرت توربین می گذارد. بنابراین در صورتی که نیروی لیفت را بهبود بخشید مقدار ضریب قدرت توربین افزایش می یابد.
راه دیگر افزایش میزان ضریب قدرت توربین، تغییر در طراحی پره های توربین می باشد. یاسویوکی (2003) توربینی با پره های چرخشی را مورد تحقیق قرار داد و میزان گشتاور اولیه را همانند ضریب قدرت توربین بررسی و بهینه نمود.
نسبت سرعت نوک پره توسط رابطه زیر بدست می آید.
(2-5)
که در رابطه فوق، سرعت زاویه ای روتور می باشد. ضریب گشتاور استاتیکی توسط رابطه زیر محاسبه می گردد.
(2-6)
که در رابطه بالا، گشتاور استاتیکی از مقادیر آزمایشگاهی محاسبه می گردد و مقدار مساحت چرخش توربین می باشد که به کمک رابطه ذیل بدست می آید.
(2-7)
و ضریب گشتاور را نیز می توان توسط رابطه زیر بدست آورد.
(2-8)
توربینی که در مقاله حاضر بررسی گردیده است، به شکل زیر می باشد.