دانلود پایان نامه

شکل 1-14- قدرت تولید شده بر اساس ضریب ]6[
شکل 15 قدرت تولید شده را بر اساس زاویه گام و زاویه فاز نشان می دهد. حداکثر مقدار خروجی در زاویه گام و زاویه فاز تولید می گردد و مقدار بهینه زاویه فاز با مقدار زاویه گام متفاوت است]6[.
شکل 1-15- قدرت تولید شده بر اساس زاویه فاز و زاویه گام ]7[
در همان سال سوزوکی و همکارانش نیز به بررسی تعداد پره ها و زاویه فاز پره های توربین داریوس پرداخته اند]7[.
در سال 2010 بروک و همکارش به طراحی، تجزیه و تحلیل پره کامپوزیتی به روش مدل سازی المان محدود، پرداخته است. در این تحقیق، یک تیغه با ساختار ساندویچی با مواد ترموپلاستیک شیشه ای و پوسته کامپوزیتی که توسط یک هسته فوم ترموپلاستیک تقویت شده، پیشنهاد شده است. آزمایش های انجام شده در یک مقیاس کوچک که در راستای وتر با نسبت 2/1 و در راستای طول با نسبت 4/1 انجام شده است.
شکل 1-16- توربین با محور عمودی با پره های کامپوزیتی تقویت شده ]8[
شکل 1-17- هندسه پره توربین در مقیاس واقعی و مقیاس کوچکتر ]8[
شکل 18 مقایسه تجربی و شبیه سازی نیرو- جابجایی را برای پره با مقیاس کوچکتر نشان می دهد که در آن پاسخ اولیه در ناحیه الاستیک تا نقطه اوج افزایش یافته و به دنبال آن تا میزان 66% کاهش میابد. منحنی شبیه سازی نشان می دهد که رابطه خوبی با شکل کلی از منحنی آزمون دارد. بار پیش بینی در اوج 4.42 کیلونیوتن و جابجایی در بار اوج 25 میلیمتر بوده و بر اساس نتایج تجربی بار 4.4 کیلونیوتن وجابجایی 28 میلیمتر خواهیم داشت.
شکل 1-18- مقایسه نتایج تجربی و شبیه سازی ]8[
(a) نمودار نیرو-جابجایی (b) الیاف و ماتریس شکست (c) پیش بینی شکست الیاف (d) پیش بینی شکست ماتریس
همانطور که در شکل بالا ملاحظه می نمایید مقایسه تجربی و شکست در پره ها پیش بینی شده است. شکست پیش بینی شده در مقیاس واقعی، شامل شکستگی فیبر فشرده، و شکست ماتریس در مرکز پوسته بالا و لبه پیشرو در نزدیکی سر بارگیری، اتفاق خواهد افتاد. با این حال، مدل، قادر به پیش بینی شکست نهایی در هسته، پوسته و یا جداشدن پوسته از هسته نمی باشد و این به دلیل آنست که یک پیوند کامل بین هسته و پوسته در نظر گرفته شده است. با این وجود، عملکرد کلی مدل در یک محدوده بارگذاری، مناسب بوده و با اطمینان میتوان برای تجزیه و تحلیل و پیش بینی در مقیاس کامل مورد استفاده قرار داد]8[.
در همان سال ریچارد بروان و همکارانش نیز به بررسی انتقال توان به روتور در اثر وزش باد به پره های توربین با محور عمودی پرداختند. در این تحقیق بررسی شد که چرخش توربین باعث تغییرات زیادی در زاویه حمله تیغه های آن می گردد که میتوان آن رابه عنوان شکست دینامیکی نشان داد. علاوه بر این، اثرات متقابل میان پره های توربین و باد می تواند منجر به شکست دینامیکی ،تشدید و تغییرات ناگهانی بارگذاری آیرودینامیکی به پره گردد .
مشخص است که توربین با محور عمودی با پره های مستقیم گشتاور خود را به شفت مرکزی انتقال می دهدکه این گشتاور بصورت فرکانسی نوسان می کند. اما توربین با پره های منحنی ،گشتاور نسبتا ثابتی به شفت منتقل می کند.
در مقاله ریچارد بروان، نشان داده شده است که برهمکنش بین سیال و تیغه های منحنی منجر به آشفتگی های موضعی به بار آیرودینامیک می گردد که تاثیر بسزایی بر قدرت خروجی می گذارد و این درحالی است که در صورت حذف چنین آشفتگی های موضعی، قدرت خروجی نسبتا یکسانی خواهیم داشت. همچنین نشان داده شده است که توربین های محور عمودی با پره های منحنی نسبت به پره مستقیم تاحدودی به شکست دینامیکی موضعی حساس ترند.
در این تحقیق سه نوع توربین با محور عمودی مورد بررسی قرار گرفته که در شکل 1-19 نمایی کلی از آنها نمایش داده شده است]9[.
شکل 1-19- هندسه توربین با محور عمودی (a) پره مستقیم (b) پره منحنی (c) پره پیچشی ]9[
در زیر جهت هر یک از سه توربین بالا نمودار نیروهای مماسی و عمودی به تفکیک بررسی شده است.
شکل 1-20- نمودار مماسی و عمودی توربین با محور عمودی با پره مستقیم ]9[
شکل 1-21- نمودار مماسی و عمودی توربین با محور عمودی با پره منحنی ]9[
شکل 1-22- نمودار مماسی و عمودی توربین با محور عمودی با پره پیچشی]9[
در سال 2011 کومبرنس و همکارانش نیز به بررسی نسبت همپوشانی و تغییر زاویه چرخش در توربین ساوونیوس پرداخته اند. در این تحقیق نشان داده می شود که نسبت هم پوشانی بالاتر، اثر بیشتری در شروع چرخش توربین ساوونیوس نسبت به تغییر زاویه چرخش دارد. همچنین مشخص می گردد زاویه فاز رابطه مستقیمی با سرعت باد داخل تونل دارد که باعث افزایش ضریب قدرت توربین دارد. نکته جالب در نتایج این تحقیق این است که بر خلاف نظریه عمومی که معتقد است توربین ساوونیوس در اثر نیروی دراگ می چرخد پیشنهاد می کند که در پارامترهای مربوط به این توربین توجه ویژه ای به نیروی لیفت گردد.