طراحي و ساخت يك توربين محور عمودي ساونيوس و شبيه سازي اثر تعداد دريچه هاي بازشونده و نحوه بازشوندگي آن ها بر ضريب توان و گشتاور همراه با تحليل اقتصادي و زيست محيطي با نگرش سيستمي

كارشناسي ارشد

انرژي بادي به عنوان يكي از قابل اعتماد ترين انواع انرژي جهت كاهش گازهاي گلخانه اي و تامين انرژي پايدار داراي پيشينه اي كهن بوده كه در چند دهه اخير به منظور ساخت نيروگاه هاي عظيم استفاده از آن رونق چشمگيري داشته است. اين امر موجب شده تا مطالعات زيادي روي انواع توربين هاي بادي، روش هاي بهينه سازي و بهبود عملكرد آنها انجام شود. هدف اصلي اين تحقيق، طراحي نمونه اي متفاوت با توربين هاي محور عمودي رايج ميباشد به گونه اي كه عملكرد آن به نحوي باشد كه قابليت رقابت با ساير سيستم هاي متداول تامين انرژي جهت استفاده در محيط هاي شهري را داشته باشد. بنابراين در اين پژوهش تلاش بر اين است كه با شناخت ويژگي هاي هندسي توربين ساونيوس و اعمال ايده هاي مناسب از جمله به كارگيري تعداد پره هاي بهينه ، تعيين مناسب ترين ابعاد توربين، استفاده يا عدم استفاده از صفحات بالا و پايين، يافتن نسبت همپوشاني بهينه و ... يك نمونه اوليه ساخته شود تا در ادامه با مطالعه بر روي آن و اعمال ايده استفاده از دريچه در جهت بهبود عملكرد اين نوع از توربين ها اقدام گردد. بدين منظور پژوهش حاضر به سه بخش كلي تقسيم ميگردد. 1) شبيه سازي اوليه و بررسي پارامترهاي هندسي در بستر نرم افزاري ANSYS Workbench و استفاده از حلگر CFX جهت يافتن هندسه بهينه جهت ساخت نمونه اوليه. 2) طراحي و ساخت نمونه اوليه برمبناي نتايج بخش اول و محدوديت هاي ساختاري، آناليز اقتصادي و زيست محيطي نمونه ساخته شده. 3) شبيه سازي ثانويه با اعمال ايده استفاده از دريچه جهت بهبود عملكرد توربين و بررسي اثر تعداد، نحوه و ميزان بازشوندگي دريچه بر ضريب گشتاور توربين . نتايج بدست آمده از بخش اول، توربين دو پره با نسبت همپوشاني 0.3 و با وجود صفحات انتهايي را به عنوان توربين بهينه معرفي نمود. پس از ساخت توربين در بخش دوم هزينه واحد انرژي براي توربين ساخته شده به صورت ميانگين در شهر تهران معادل 4500 تومان به ازاي هر كيلووات ساعت بدست آمد و از منظر زيست محيطي با انتشار 6.8 كيلوگرم كربن دي اكسيد دوست دار محيط زيست ميباشد. در بخش سوم نيز ضمن بررسي پيكربندي هاي مختلف، پيكربندي دريچه پاد ساعتگرد محدود شونده با زاويه باشوندگي 45 درجه با افزايش 8.02 درصدي ضريب گشتاور نسبت به حالت عادي بهترين عملكرد را نشان داد.

195059

دانشگاه علم و صنعت ايران

سيستم هاي انرژي

دكتر ميثم فرج الهي