عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی و توربین بادی(SHOURDED)با مقاطع متغیر
- رشته تحصیلی
- مهندسی سیستم های انرژی- تکنولوژی انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75474;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75474
- تاریخ دفاع
- ۲۸ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- ساسان قنبری
- استاد راهنما
- یونس نوراللهی, مجتبی طحانی
- چکیده
- تکنولوژی تولید توان در نیروگاه های بادی پیشرفت قابل توجهی را طی دهه های اخیر تجربه می کند. طی سال های اخیر این نیروگاه ها از مراحل تحقیقاتی عبور کرده و در سطح شبکه های سراسری تولید و انتقال توان الکتریکی مورد بهره برداری قرار گرفته اند. این مهم به لطف پژوهش های مستمر و طراحی های نوین محقق شده و تحقیقات در زمینه هایی چون طراحی آیرودینامیکی کارآمدتر، سیستم های الکترونیکی و کنترلی تواناتر و ژنراتورهای پربازده تر همچنان در جریان است. جدیدترین شبیه سازی ها و نتایج ارایه شده حاکی از تاثیر قابل توجه کانال های هدایت جریان بر افزایش بازدهی توربین های بادی است. مجموعه این پیشرفت ها انرژی بادی را از نظر اقتصادی و فنی قابل رقابت با نیروگاه های متعارف تولید توان الکتریکی نشان می دهد. در حالی که توان بادی کارنامه ای به مراتب قابل قبول تر در زمینه نگرانی های ناشی از آلودگی های زیست محیطی ارایه داده است. به کارگیری توربین های بادی کانال دار با ویژگی هایی چون افزایش قابل توجه توان تولید شده، کاهش سرعت آغاز به کار توربین و ایمنی عملکرد بالاتر می تواند عاملی برای توسعه کاربرد توان باد در شبکه های تولید الکتریکی باشد. معضل عمده پیش رو در توسعه توربینهای بادی نوسان های ناگهانی در توان تولید شده توربین های بادی است که باعث عدم کارآیی پایدار توربین شده و استفاده از نوعی سیستم ذخیره سازی یا تامین کننده جایگزین توان را لازم می آورد. در تحقیق حاضر با استفاده از روش های دینامیک سیالات محاسباتی شرایط کارکرد، بازدهی و رژیم جریان برای یک توربین بادی کوچک نمونه با کانال هدایت جریان تشریح شده و تفاوت های آن با همان توربین بدون استفاده از کانال مشخص شده است. همچنین محدودیت ها و قابلیت های ایجاد شده با بهره گیری از کانال جریان با ابعاد مختلف که در قالب سه نسبت طراحی نسبت طول کانال به قطر روتور نسبت ارتفاع حلقه به قطر روتور و زاویه انبساط کانال ارایه شده اند، برای توسعه ی توربین های کانال دار مورد اشاره قرار گرفته است. همچنین در ادامه امکان کنترل توربین های بادی کانال دار با استفاده از مقاطع متغیر در خروجی کانال بررسی شده است. در انتها نتیجه گیری شده که کانال هایی با طول بیشتر تا مرحله پیش از جدایش جریان بازدهی مناسب تری را ارایه می دهند. بیشینه ضریب توان حاصل شده بین طراحی های م
- Abstract
- The technology for wind energy sysems is evolving quickly. In recent years wind energy systems have grown beyond research and development level and peneterating into our electric grids on a major scale while the research is still going on for more aerodynamically efficient blade designs, more adoptable generators and robuster control systems. Based on the studies conducted in the last few years on shrouded wind turbines it has been concluded that diffuser augmentation of wind turbines can make a major contribution to their power coeficient and operational figure, putting its energy price within a commensurable scale with that of the conventional power sources. With features like elevated power output, reduced cut-in speed and safer operating conditions shrouded turbines could further wind energy peneteration into our power grids. Yet still there is the low power quality problem which needs to be addressed definitively if wind energy is ever going to become a major energy source. This research is engaged with a 3D simulation of a shrouded small wind turbine and comparing the power output results between the diffuser augmented and bare wind turbine for a handful of flow ducts while scrutinizing their flow characteristics. The diffuser design features are described by 3 factors namely: the ratio of the duct length to rotor diameter , the ratio of brim hight to rotor diameter and diffuser expansion angle . Also a novel variable flow outlet area approach has been proposed as a means to control the flow velocity and regulation of the power output. In the end it is concluded that diffusers can enhance the power coefficient of a diffuser augmentated wind turbine considerably as long as the flow inside the duct remains in pre-separation conditions. The maximum coefficient of power for shrouded turbines of this study is calculated to be 0.79 while the maximum power coefficient for the bare wind turbine is 0.46. The steady state simulations also show that by utilizing a varia
