طراحي يك توربين باد كوچك عمود محور به كمك روش مومنتوم و محاسبه نرخ سرعت نوك پره بهينه در سرعت نامي

محدود بودن منابع تجديد ناپذير مانند ذغال سنگ، سوختهاي فسيلي، مسائل زيست محيطي وگرمايش زمين و افزايش گازهاي گلخانهاي، و هزينه روزافزون انرژي سبب شده است در طي ساليان اخير گرايش براي استفاده از انرژيهاي تجديدپذير و پاك مخصوصا انرژي باد به شدت افزايش يابد. اصليترين وسيله براي جذب انرژي باد؛ توربين باد ميباشد.توربين وسيلهايست كه انرژي مكانيكي جنبشي را به كمك ژنراتور به انرژي الكتريكي تبديل ميكند. توربينها به دو دستهي عمودي و افقي تبديل ميشوند و نسل جديد توربينها به سمت توربينهاي عمودي با سايز كوچك گرايش پيدا كرده است و در حال حاضر گرايش به توربينهاي كوچك براي استفادههاي شخصي و عمومي زياد شده است. گرچه توربينهاي افقي در مقايسه با توربينهاي عمودي بسيار كاراتر بوده و راندمان بالاتري دارند با اين وجود توربينهاي عمودي ويژگيهايي دارند مانند امنيت و عملكرد كه باعث ميشود در محيطهاي داخل شهري در غالب توربينهاي كوچك استفاده شوند. در اين مقاله هدف طراحي يك توربين 50 وات و بررسي پارامترهاي تاثيرگذار در راندمان و توان خروجي توربينهاي باد عمودي كوچك ميباشد. نرخ سرعت نوك پره يكي از پارامترهاي بسيار مهم ميباشد كه در عملكرد توربين بسيار تاثيرگذار ميباشد؛ در نرخ سرعت پرهي پايين، به دليل اثر توقف ديناميكي، عملكرد توربين عمودي افت ميكند براي كاهش اين اثر نرخ سرعت پره بايد بالا باشد، با اين وجود در نرخ بالا هم جدايش جريان رخ ميدهد كه باعث افت راندمان ميشود. پس هدف اين مقاله تعيين نرخ سرعت بهينه براي توربين طراحي شده ميباشد.

Limited resources of non-renewable energies like coal and fossil fuels, environmental problems like; global warming, increase of greenhouse gases, and proliferating expenses of energy has caused an increase in the demands for the use of renewable energies like wind. The best mean to harness the energy of the wind is by using a wind turbine. The turbine transforms the mechanical energy of the wind to electrical energy using a generator. There are two kinds of turbine; horizontal axis wind turbines (HAWT) and vertical axis wind turbines (VAWT) and nowadays, Small vertical wind turbines (SWT) are being commonly used as the new generation of wind turbines in urban areas. Although the efficiency of HAWTs are always greater than VAWTs but there are some advantages of VAWT like; safety and performance that makes them more reasonable for urban use. In this article important parameters effecting the efficiency of SWT are to be investigated and on top of them is the tip speed ratio of the blade (TSR). Low TSR causes low power coefficient and high TSR causes flow separation and results in low efficiency, so the goal is to find the optimum TSR for the designed turbine.