افزایش راندمان توربین بادی محور قائم ساونیوس دو پره با استفاده از بهینه سازی شکل پره ها

زمینه و هدف : انرژی باد یکی از منابع انرژی تجدیدپذیراست که در سراسرجهان به وفور یافت می شود. توربین بادی محورعمودی ساونیوس برای کاربردهایی نظیرتولید برق در مقیاس کوچک با مزایای بسیار مناسب به کار می رود.این توربینمستقل از جهت باد با گشتاور راه اندازی خوب و نویز کمتر عمل می کند. اما در مقابل، ضریب توان توربین ساوونیوس ازهمه توربین های بادی دیگر کمتر است. شکل پره های توربین نقش مهمی در عملکرد توربین دارد. دراین مطالعه عددی دوبعدی ، سعی بر آن است تا با در نظر گرفتن سه نوع شکل پره، عملکرد توربین بهبود یابد. جزئیات کامل طراحی از اشکالتیغه های جدید پیشنهادی ارائه شده است. شبیه سازی ها با استفاده از ANSYS Fluent ۱۷.۲ با مدل SST K-ω انجام شده است. ضریب توان تیغه اصلاح شده در مقایسه با شکل تیغه معمولی ۲۰ درصد افزایش یافته است.روش بررسی: پیکربندیهای مختلف سه نوع شکل پره با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) به صورتعددی بررسی شده است. شبیه سازی دو بعدی ناپایا معادلات ناویر استوکس متوسط گیری شده رینولدز (URANS)همراه با مدل توربولانسی SST k-ω انجام شده و با داده های تجربی موجود اعتبارسنجی گردیده است .یافته ها : نتایج پیش بینی شده نشان میدهد که افزایش عملکرد روتور ساونیوس بسیار به تغییر شکل پره بستگی دارد.بنابراین، دراین مطالعه عددی دو بعدی ، سعی بر آن است تا با در نظر گرفتن سه نوع شکل پره، عملکرد توربین بهبود یابد.جزئیات کامل طراحی از اشکال پرههای جدید پیشنهادی ارائه شده است شکل پره های Savonius نقش مهمی در استخراجتوان از باد دارند از آنجایی که شکل پره برگشتی در روتور معمولی، محدب است، در زمان بازگشت، قسمتی از هوا از روتورمنحرف می شود، قسمت باقی مانده به سمت پره پیشروی هدایت می شود. پره های اصلاح شده با هدف افزایش انحراف هوااز روتور و همچنین افزایش جریان به سمت پره پیشروی هستند. در این تحقیق از اسپلاین های باز برای تعریف هندسه پرهاستفاده شده است. این اسپلاین های باز نیروی پسا وارد بر پره های توربین را تغییر می دهند، به طوری که عملکرد توربینبهبود می یابد.

کلیدواژه ها:

توربین بادی ، ساوونیوس ، شکل پره ، دینامیک سیالات محاسبات