بررسی تاثیر زبری سطح زمین بر بازدهی مزارع بادی بزرگ با استفاده از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ

با گسترش انرژی بادی در جهان مساحت مزارع بادی برای تولید توان بیشتر به صورت چشمگیری در حال افزایش است. مساله مهم در مزارع بادی بزرگ، افزایش توان و بازده است. با افزایش توربین های بادی در قالب مزارع بادی بزرگ، بازده این نوع مزارع بادی به دلیل اندرکنش پیچیده بین توربین ها با خودشان و با لایه مرزی جوی کاهش می یابد. زمانی که طول مزارع بادی یک مرتبه از ارتفاع لایه مرزی جوی بیشتر باشد جریان به حالت کاملا توسعه یافته سوق پیدا می کند. چون طول مزرعه باد نسبت به ضخامت لایه مرزی اتمسفری، بسیار بزرگتر است، مزرعه باد در راستای جریان نامحدود فرض شده و از تغییرات در راستای جریان صرف نظر شده است. در مزارع بادی بزرگ که در داخل لایه مرزی کاملا توسعه یافته قرار می گیرند، انرژی جنبشی جذب شده توسط توربین های بادی به وسیله انتقال انرژی به صورت عمودی از لایه های بالای مزرعه باد به داخل آن تامین می شود. زبری سطح از عوامل مهمی است که تاثیر بسیار زیادی روی این پدیده می گذارد. در این پژوهش به بررسی اثر زبری سطح زمین روی بازده مزارع بادی بزرگ واقع در لایه مرزی جوی پرداخته شده است. برای این منظور از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برای حل معادلات جریان توربولانس بهره گرفته شده است. در این مقاله توربین های بادی با استفاده از روش دیسک محرک مدل سازی شده است. برای اعمال تاثیر زبری های متفاوت از توابع دیوار لگاریتمی روی دیواره ناحیه شبیه سازی استفاده شده است. نتایج این شبیه سازی نشان می دهد که با افزایش میزان زبری سطح توان مزرعه باد به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

کلیدواژه ها:

Wind Farm ، Actuator Disk ، Surface Roughness ، Atmospheric Boundary Layer ، مزرعه باد ، زبری سطح ، دیسک محرک ، لایه مرزی جوی