تحلیل دینامیکی ژنراتورهای بادی بدون پره با استفاده از خودتنظیمی مجازی سفتی (SAVS)

در ژنراتورهای بادی بدون پره ، محدود بودن ناحیه قفل شدگی میان فرکانس طبیعی سازه و فرکانس جدایش گردابه ها، موجب کاهش بازده برداشت انرژی در شرایط تغییرات سرعت باد می شود. در این پژوهش، به منظور رفع این محدودیت، مکانیزم تنظیم سفتی مجازی طراحی و پیاده سازی شد که با تغییر طول آزاد میله ارتعاشی، امکان تطبیق بلادرنگ فرکانس طبیعی سازه با فرکانس گردابه ها را فراهم می کند. مدل سه بعدی سامانه در نرم افزار سالیدورکس ایجاد و تحلیل عددی جریان–سازه با روش CFD انجام شد. اعتبارسنجی نتایج با داده های آزمایشگاهی لی و همکاران، تطابق مناسبی را نشان داد. یافته ها بیانگر آن است که به کارگیری مکانیزم تنظیم سفتی موجب گسترش ناحیه قفل شدگی ، افزایش دامنه ارتعاش و در نتیجه افزایش محسوس راندمان برداشت انرژی می شود. بر اساس نتایج عددی، این مکانیزم در سرعت های بالاتر از ۴ متر بر ثانیه می تواند بهره وری سامانه را تا حدود ۲۰ برابر افزایش دهد، در حالی که در سرعت های پایین تر نیز بهبود عملکرد قابل توجه ولی با شدت کمتر مشاهده می شود. این رویکرد می تواند به عنوان راهکاری موثر برای ارتقای عملکرد ژنراتورهای بادی بدون پره در شرایط بادهای شهری ایران مطرح شود.

کلیدواژه ها:

توربین بادی بدون پره ، ارتعاشات القایی گردابه (VIV) ، سفتی مجازی خودتنظیم (SAVS) ، بهینه سازی دینامیکی ، شبیه سازی سیالاتی