بخشی از مقاله
چکیده :
- در این مقاله به شبیه سازی روتور ساونیوس پیشرفته به عنوان یک مولد انرژی از باد محور عمودی و بررسی عملکرد آن پرداخته شده است .شبیه سازی CFD بوسیله نرم افزار Fluent 6.3 و بصورت دینامیکی و سه بعدی انجام شده است .
جریان باد حول پره های روتور ساونیوس به دلیل ماهیت دینامیکی آن بسیار پیچیده است به همین منظور در رینولدز های مختلف رژیم جریان آشفته بررسی شده و از نتایج آن برای اصلاح هندسه روتور استفاده گردیده است.این شبیه سازی در حالت MRF صورت گرفته و نتایج بصورت نمودار های گشتاور و توان روتور ساونیوس بیان شده است.
مقدمه
انرژی باد در حال حاضر یکی از با صرفه ترین روش های تولید الکتریسیته با وجود قیمت پائین سوخت های فسیلی است . فناوری آن نیز به طور پیو سته در حال رشد بوده تا بتواند هم ارزانتر و هم قابل اعتماد تر شود . سپس انتظار این است که انرژی باد در آینده حتی اقتصادی تر و رقابتی تر از حال حاضر شود . باید گفت که انرژی باد یکی از رشد یابنده ترین انرژی های نو در سراسر جهان بوده است
امروزه بهره گیری از انرژی باد به منظور تولید انرژی پاک و ارزان یکی از گزینه های متداول در سراسر جهان است . بدین منظور توربین های بادی برای استحصال انرژی مکانیکی و الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد
روتور ساونیوس نوعی از توربین های بادی محور قائم است که به دلیل فن آوری ساده ی آن ، مستقل بودن چرخش روتور از جهت وزش باد ، سرعت دورانی پایین و گشتاور تولی دی بالا ، مورد علاقه ی بسیاری از محققین و پژوهشگران قرار گرفته است اما روتور ساونیوس در مقایسه با توربین های محور افقی دارای معایبی همچون بازدهی پایین ، یکنواخت نبودن گشتاور تولیدی و سرعت دورانی پایین است که آن را برای تولید برق بادی در مقیاس چند کیلوواتی چندان مناسب نمی سازد . بلکه عملکرد این نوع روتور برای شارژ باتری و برای مصارف کوچک رضایت بخش است.
در مورد روتور ساونیوسی با شعاع پره R ، سرعت ورزش باد V ، و سرعت زاویه ای ، ضریب سر عت - نسبت سرعت لبه پره روتور به سرعت باد - ، توان مکانیکی P و گشتاور مکانیکی M به صورت زیر تعریف می شود :
به ترتیب ضریب توان مکانیکی و گشتاور مکانیکی هستند و معمولاً به صورت تابعی cm , c p که در آن نسبت به توان تولیدی آن به حداکثر توانی که یک - - ارائه می شوند . اگر بازدهی توربین بادی از × آنگاه:[4]توربین ایده آل می تواند تولید می کند تعریف می شود .
تاکنون مطالعات و بررسی های متعددی در سراسر جهان برای یافتن پارامترهای موثر بر بازدهی ساونیوس متداول به منظور دستیابی به بیشترین بازدهی انجام شده است بر اساس این پژوهش ها برای دستیابی به بیشترین بازدهی ، روتور ساونیوس متداول باید دارای ٍ طبقه و در هر طبقه دارای ٍ پره باشد که پره ها در هر طبقه نسبت به هم زاویه داشته باشند. تعداد بیشتر طبقات گرچه میزان توان استحصالی را ارتقاء می دهد ولی تاثیری بر بازدهی روتور ندارد و تنها منجر به افزایش اینرسی روتور می شود همچنین تعداد بیشتر پره ها در هر طبقه اگر چه به تولید گشتاور یکنواخت کمک می کند اما در بسیاری از موارد بازدهی روتور را کاهش هزینه ساخت توربین را نیز افزایش می دهد .
در این مقاله به طور خاص عملکرد و راندمان روتور ساونیوس پیشرفته بررسی می شود - شکل . - 4 تفاوت اصلی این نوع روتور در شکل پره های آن نسبت به پره های روتور ساونیوس متداول است . این نوع روتور نیز مانند روتور ساونیوس متداول برای نخستین بار ضریب توان بالاتری است و ضریب توان آن را در حدود َْ درجه برآورد کرد . در سال در دانشگاه کانزاس ، ترنکوتیست و همکارانش توربین بادی مطابق بر آنچه که ساونیوس در مقالاتش ارائه کرده بود در ابعاد بزرگ ساختند
