عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی جریان هوا در مزرعه بادی به روش عددی با در نظر گرفتن اثرات ناهمواری های زمین
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک بیوسیستم
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7470;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7470
- تاریخ دفاع
- ۲۶ شهریور ۱۳۹۶
- دانشجو
- محمدرضا قاسمی بوسجین
- استاد راهنما
- علی جعفری
- چکیده
- امروزه با توجه به گرمایش جهانی و نیاز روز افزون کشورها به انرژی، استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر در سراسر جهان ضروری می‌باشد. صنعت انرژی بادی، با توجه به شرایط اقلیمی‌ایران، همچنان در حال توسعه بوده است. با وجود نقاط بادخیز در مناطق کوهستانی ایران، تحقیق برای مزارع بادی در این نقاط مورد نیاز است. نرم‌افزارهای رایج برای بهینه سازی طراحی مزارع بادی در زمین‌های هموار بادی مناسب بوده، ولی با توجه به پیچیدگی مسائل، در زمین‌های ناهموار جوابگو نیست. در این تحقیق جریان لایه مرزی و پسباد توربین بادی در زمین ناهموار مزرعه بادی منجیل برای یک ردیف شش تایی از توربین‌های بادی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی و در نرم‌‌افزار اوپن‌فوم مورد مطالعه قرار گرفته است. شبکه‌بندی منظم برای کل دامنه ایجاد شده و وضوح شبکه‌بندی در اطراف توربین‌ها افزایش یافته است. برای شبیه‌سازی، مدل دیسک عملگر بر پایه تئوری اجزائ پره و مدل تلاطم کی-اپسیلون به کار گرفته شده‌اند و معادلات ناویر-استوکس با روش رینولدز میانگین حل شده است. جهت باد غالب از سمت شمال، مطابق گلباد رسم شده، می‌باشد. نتایج شبیه‌سازی با اطلاعات میدانی برای یکی از توربین‌های بادی مستقر مقایسه شده‌اند. نتایج عددی تاثیرات شدید پسباد تا پنج برابر قطر روتور بعد از توربین را نشان می‌دهد. افت فشار موجود در نتایج شبیه‌سازی با تئوری اجزائ پره در توافق بوده و توان به دست آمده از آن به مقادیر واقعی نزدیک است. رژیم بادی، وزش باد مناسب تنها در ماه‌های جون و جولای و آگوست را نشان داده و زمان‌های وزش باد مناسب در سه ماه نوامبر، دسامبر و ژانویه زیر 50% است. در پایان روند تغییرات سرعت باد برای ماه‌های جولای و ژانویه تحلیل شده‌اند که نشانگر روند مناسب در ماه تابستانی است. در ماه‌های زمستانی پیشنهاد می‌شود که توربین‌ها برای کارهای تعمیراتی و یا موارد مشابه متوقف گردند.
- Abstract
- Nowadays, it is inevitable to use renewable energy in all words, considering global warming and accumulative demand of country on energy. Wind industry is developing yet, considering Iran condition. Because of existence of good potential for wind energy in Iran’s mountainous area, its necessary to study of wind farm in complex area. Common software is reasonable to optimization of wind farm in flat area, but it does not work in complex area. In this research, turbines wake and flow in ABL had studied for a row of 6 turbines in complex area of Manjil wind farm with CFD method in OpenFOAM. Structured mesh was used for all domain with resizing mesh around turbines. For simulation of rotor effect, Actuator-disk was used based on Blade Element Theory with solving Reynolds-Averaged Navier-Stoks equation. Wind rose showed North direction in the Manjil wind farm. Simulation result compared with field data and shows sever wake effect by 5D after wind turbine. Air pressure result are in good agreement with BEM model. Also, wind regime shows high wind in 3 months (June, July and August). There are windy times less than 50% in the November, December and January. Finally, trend of wind speed has studied for one turbine in July and January and it showed good trend for summer. It suggested to stop wind turbines in winter to repairmen or others.
