بخشی از مقاله
چکیده
چشم انداز آینده انرژی باد ، به عنوان یک منبع انرژی قابل بهر ه برداری و مطمئن جایگاهی حایز اهمیت در سناریوی درازمدت تأمین انرژی جهان کسب نموده است . چرخش صدها توربین بادی در سراسر جهان واقعیت غیر قابل اغماضی است که رویای دیرینه تولید برق از باد را به حقیقت تبدیل نموده است . پیش بینی می شود تا سال2020 میلادی ظرفیت انرژی بادی جهان به 1000 گیگاوات برسد.
توربین های بادی رایج - توربین بادی با محور چرخش افقی - نقش اصلی دراین سناریو را بازی میکنند اما مشکلاتی از قبیل محدود بودن کارکرد، عدم وزش باد در یک جهت،نصب و تعمیرات هزینه بر و... را دارا می باشند در این مقاله سیستم نوینی برگرفته شده از بادگیر ها، طراحی و توسط نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده است که نتایج مربوط به شبیه سازی و نمونه آزمایشگاهی ساخته شده نیز ارائه گردیده است .
.1 مقدمه
امروزه مسائلی همچون آلودگی محیط زیست، پدیده گرم شدن زمین و محدود بودن منابع انرژی فسیلی، از یک سو و رشد بسیار زیاد تقاضای انرژی از سوی دیگر، توجه به منابع انرژی تجدید پذیر را امری ضروری نموده است بهره برداری از انرژی بادی نسبت به سایر منابع انرژی در تمام دنیا دارای رشد سریعتری بوده بطوریکه امروزه در پایان سال 2012 میلادی ظرفیت کل نیروگاههای بادی در جهان به 282275 مگاوات رسیده است که میتواند580 تراوات ساعت در سال انرزژی تولید کند یعنی بیش از%3از انرژی کل مصرفی حهان.. پیش بینی می شود تا سال2020 ظرفیت انرژی بادی جهان به 1000 گیگاوات برسد
از دیدگاه اقتصادی نیز انرژی برق بادی به یکی از بازیگران مهم بازار انرژی جهان تبدیل شده است.توربین های بادی که انرژی جنبشی باد را به الکتریسیته تبدیل مینمایند رکن اصلی این سناریو میباشند. باشند اما محدودیت ها و موانع زیادی بر مکان گروهی از توربین های بادیکه معمولاً به عنوان یک پارک یا مزرعه بادی توصیف می شوند تأثیر می گذارد؛ از جمله: مالکیت زمین، مکان در رابطه با ساختمان ها و جاده ها، اجتناب از مکان هایی که دارای اهمیت محیطی خاصی می باشند و ... . علاوه بر اینگونه محدودیت ها مشکل عمدهی دیگری نیز وجود دارد و آن ناپایداری وزش باد است، اینکه وزش باد همواره در یک جهت و با یک قدرت نمی باشد. این عامل یعنی تغییر مسیر وزش باد می تواند خود عاملی برای عدم کارایی مناسب توربین ها باشد.
علاوه بر مشکلات ذکر شده برای توربین های بادی، عدم قدرت بالای باد در ارتفاعات پایین ،عدم پیوسته بودن وزش باد ، همچنین صدای ایجادشده توسط پرههای روتور و اثرات بصری[4] و نیز گاهی اوقات کشته شدن پرندگان بخاطر برخورد با روتور این توربینها از دیگر مشکلات جدی و چالش های محققین در بهره گیری از قدرت باد بوده است . طبق آمار منتشر شده[5] تعدادحوادث اتفاق افتاده برای توربین بادی جهان تا سال1405 - june 30 - 2013عدد میباشد این حوادث شامل : صدمات انسانی ،آتش سوزی ، کشتار پرندگان ، یخ زدگی و...است نمودار زیر نحوه افزایش این حوادث از سال 1996میلادی تا کنون را نشان میدهد
.2 ارسال مقالات کامل
بادگیرها به عنوان عامل تهویه طبیعی در سالیان دور در ایران و مناطقی از حاشیه خلیج فارس مورد استفاده قرار میگرفته اند اشکال، ارتفاع و ساختمان داخلی بادگیرها علاوه بر تامین بار سرمایی ساختمانها به ویژه در مناطق کویری، منعکس کننده فرهنگ و پتانسیل معماری ایرانی نیز بوده اند [6] به عنوان مثال منتظری در مقالات خود به تحلیل نمونه های مختلف با هندسه متفاوت از بادگیر ها پرداخته که نتایج عددی و آزمایشگاهی آنها نیز ارائه گردیده است
این ایده از این سازه منحصر بفرد گرفته شده است ، بطوریکه با مکش هوا از جهات گوناگون به سمت داخل و هدایت آن به طرف پایین بادگیر با قرار دادن توربین در این محل انرژی موجود در آن را به الکتریسیته تبدیل کرد. این بادگیر از6 دریچه از جهات گوناگون و یک کانال مرکزی که به شکل نازل طراحی شده است تشکیل شده است.توربین و پره ها در قسمت انتهایی نازل قرار خواهند گرفت.از مزایای این طرح میتوان به موارد زیر اشاره کرد :
✓ افزایش سرعت باد
✓ مکش باد از جهات گوناگون
✓ قرار گرفتن توربین داخل محفظه
✓ نداشتن نویز و آلودگی صوتی
✓ سادگی و سهولت در نصب و تعمیرات و نگه داری
شکل شماره - 1 - نمایی از این طرح و یک نمونه بادگیر را نشان میدهد
شکل.1یک نمونه بادگیر و نمایی از سیستم پیشنهادی
.3حل عددی
هدف از این مطالعه بدست آوردن سرعت باد در خروجی بادگیر یا به عبارتی میزان بهره بادگیر - افزایش سرعت باد - با استفاده از روش های دینامیک سیالات محاسباتی میباشد. در شبیهسازی عددی مذکور، جریان به صورت سه بعدی، غیر دائم، تراکم پذیر و مغشوش در نظر گرفته شدهاست. معادلات دیفرانسیل حاکم، معادلات بقاء جرم و اندازه حرکت سه بعدی بوده که به کمک نرم افزار فلوئنت حل شده اند جهت مدل سازی آشفتگی، مدل spalart alarmas مورد استفاده قرار گرفته است. جهت برقراری صحیح بین فشار و سرعت و محاسبه توزیع میدان فشار از الگوریتم سیمپل استفاده شده است.
1-3شبکه بندی
هندسه بادگیر با استفاده از نرم افزار گمبیت شبیه سازی و مش بندی شده است. تعداد شبکه سلول محاسباتی مورد استفاده در مدل 416213 سلول می باشد. شرط مرزی ورودی سرعت، شرط مرزی خروجی فشار، شرط مرزی صفحات محدودکننده دیوار و صفحات درونی به صورت interior در نظر گرفته شده است.شکل شماره - - 2 این مش بندی را نشان مید هد.
2-3بحث و نتیجه گیری
با توجه به این که این بادگیر دارای 6 دریچه از جهات مختلف مباشد در اینجا ورودی را از 3 دریچه لحاظ کردیم بطوریکه دریچه ورودی مستقیم با سرعت 5 متر بر ثانیه و 2 دریچه های مجاور آن با سرعت 5 با زاویه 60 درجه در نظر گرفته شده است که سرعت باد در مقطع خروجی بادگیر 15 تا 20 متر بر ثانیه میباشد شکل شماره - - 3 سرعت خروجی و توزیع سرعت در بادگیر را نشان میدهد
