دانشگاه آزاد اسلامی
واحد خمینی شهر
دانشکده مکانیک
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”
مهندسی مکانیک- گرایش تبدیل انرژی
عنوان :
تحلیل عددی و آزمایشگاهی آیرودینامیک یک توربین بادی محور قائم ساونیوس
استاد راهنما :
دکتر سعید رسولی
استاد مشاور :
دکتر بابک مهماندوست
تابستان 1393
چکیده
در این پایان نامه تحلیلی تجربی به همراه شبیه سازی عددی جهت بررسی عملکرد توربین بادی محورقائم ساونیوس به انجام شده است. جهت انجام آزمایشات توربین ساخته شده در تونل باد مادون صوت تحت آزمایش قرار گرفت. به منظور بررسی دقت آرمایشات هر آزمایش در هر سرعت باد سه مرتبه تکرار شد که نتایج انطباق خوبی با هم داشتند. شبیهسازی عددی به کمک نرمافزار Fluent 6.3 با استفاده از مدل k-ω SST و با استفاده از روش محورهای مختصات مرجع چندگانه (MRF)انجام شده است. گشتاور، ضریب توان، توزیع تنش و فشار بر روی پره های توربین مورد مطالعه قرار گرفته اند. جهت بررسی صحت و دقت نتایج عددی حاصل شده از اصول دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، مقایسه با نتایج آزمایشگاهی تونل باد استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که نتایج عددی و تجربی دارای مطابقت خوبی هستند و در بیشترین میزان خطا در نقطه ی بیشینه ضریب توان 6درصد خطا بین نتایج ما وجود دارد. نتایچ عددی نشان داد که فشار استاتیک و تنش برشی با افزایش سرعت زاویه ای و همچنین سرعت باد افزایش می یابند.
واژگان کلیدی: انرژی بادی، توربین بادی محور قائم ساونیوس، دینامیک سیالات محاسباتی ، گشتاور، ضریب توان.
فهرست جدول‌ها
عنوان شماره صفحه
جدول 3-1- مشخصات و ابعاد اجزای تشکیل دهنده توربین ساونیوس 54
جدول 5‑1 مقدار ثوابت معادلاتِ لزجت گردابهای، k و ε 86
جدول 5-2 ضریب توان در شبکه بندی های مختلف 91
جدول 5-3 مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی ضریب توان درسرعت باد m/s 5.5 93
جدول 5-4 مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی ضریب توان درسرعت باد m/s 7.5 93
فهرست شکل‌ها
عنوان شماره صفحه
شکل 1-1 نمونه ای از آسیاب های بادی قدیمی 16
شکل 1-2 آنمومترجهت اندازه گیری سرعت باد 18
شکل 1-3 میزان ظرفیت بادی نصب شده از سال 1996 تا سال 2012 در جهان 28
شکل 1-4 پیش بینی ظرفیت نصب شده تا سال 2017 به تفکیک قاره های مختلف 29 شکل 2-1 نیروهای وارد بر پره توربین بادی 33
شکل 2-2-الف تصویر یک توربین محور قائم برا 35
شکل 2-2-ب تصویر یک توربین محور افقی برا 35
شکل 2-3 نمونه ای ازتوربین بادی محور قائم و افقی 39
شکل 2-4 اجزاءتوربین بادی محور افقی 44
شکل 2-5 شماتیک یک توربین بادی ساونیوس و مکانیزم عملکرد 47
شکل 2-6 مشخصه های عملکردی یک توربین بادی ساونیوس 49
شکل 2-7 توربین کلاسیک داریوس از نوع تخم مرغی شکل 50
شکل 2-8 انواع روتورهای داریوس 50
شکل 2-9 شماتیک و مکانیزم عملکرد توربین H-روتور 51
شکل 3-1 شماتیک ساختمان روتور ساونیوس و عمل آن در مقابل باد 55
شکل 3-2 بلبرینگ استفاده شده در توربین 55
شکل 3-3 سازه نگه‌دارنده و توربین ساونیوس ساخته شده 56
شکل 3-4 ابعاد و بخش های اصلی تونل باد مادون صوت استفاده شده 57
شکل 3-5 تصویراز اینورتر تونل باد مادون صوت 58
شکل 3-6 فن تونل باد مادون صوت استفاده شده 58
شکل 3-7 نمودار تغییرات فشار دینامیک در عرض مقطع تست 59
شکل 3-8 نمودار تغییرات پروفیل سرعت باد در عرض مقطع تست 59
شکل 3-9 به ترتیب از راست به چپ، بادسنج، دورسنج و گشتاورسنج استفاده شده در آزمایش 61
شکل3-10 توربین ساونیوس مورد آزمایش در تونل باد 62
شکل 11-3 بررسی گشتاور توربین ساونیوس و دقت انجام آزمایش در سرعت باد 5.5 متر بر ثانیه 64
شکل 12-3 بررسی ضریب توان توربین ساونیوس و دقت انجام آزمایش در سرعت باد 5.5 متر بر ثانیه 64
شکل 13-3 بررسی گشتاور توربین ساونیوس و دقت انجام آزمایش در سرعت باد 7.5 متر بر ثانیه 65
براي دانلود متن كامل پايان نامه اينجا كليك كنيد
نظرات شما عزیزان:
تبادل لینک هوشمند