كليدواژه :
انرژي باد , آيروديناميك , سيستم توربين باد اينولاكس , نظريه BEM , مطالعه پارامتري
چكيده فارسي :
تا به امروز تلاش هاي بسياري براي استخراج انرژي از باد و افزايش ظرفيت توربين هاي بادي انجام شده است. از جمله اين سيستم ها مي توان به اينولاكس، روتورهاي داراي شرود و داكت اشاره كرد. در بررسي هاي صورت گرفته در خصوص سيستم توربين بادي اينولاكس، اغلب اثرات كاركرد روتور توربين باد تعبيه شده در بخش ونتوري، در مشخصه هاي جريان، دخالت داده نشده است. مضافا طراحي و مدل سازي يك توربين باد بهينه متناسب با هندسه و شرايط ايروديناميكي بخش ونتوري صورت نگرفته است. لذا در اين مقاله با استفاده از نظريه BEM و با در نظر گرفتن ضرايب اصلاح نوك پره و توپي پرانتل و نيز تصحيح دنباله آشفته، يك كد نيمه تحليلي توسعه داده شده و ابتدا يك توربين باد بهينه و اختصاصي بر مبناي داده هاي هندسي و عملكردي اينولاكس فرض شده، طراحي گرديده است. در ادامه مدل سازي و مطالعه عملكرد بصورت پارامتري حول مشخصه هاي هندسي توربين، نيز انجام شده است. نتايج اعتبارسنجي نشان ميدهد كد توسعه يافته توافق بسيار خوبي با نتايج تجربي، عددي و تحليلي پيشين داشته و از اين رو هندسه طراحي شده براي پره ها قابل اتكا خواهد بود. بعلاوه بكارگيري تصحيحات گلوارت و برتون در همين بستر ارزيابي شده است. بر اساس دستاوردهاي اين پژوهش، در صورتي كه توربين باد طراحي شده در بخش ونتوري سيستم اينولاكس استفاده شود، توان استحصال شده از آن 2/4425 برابر ميشود. همچنين در شرايط يكسان، تصحيح برتون مقادير كمتري را نسبت به تصحيح گلوآرت پيش بيني مي كند. با فرض روتور 3 پره و سرعت باد 10/6 متر بر ثانيه و با در نظر گرفتن ضريب اصلاح نوك پره و توپي پرانتل، حداكثر ضريب توان و سرعت نوك پره متناظر با احتساب تصحيح برتون به ترتيب برابر 0/335 و 7/095 و با احتساب تصحيح گلوارت به ترتيب برابر 0/385 و 7/825 بوده است. از بستر فراهم شده به منظور بهينه سازي شكل پره و ساختار توربين باد اينولاكس ميتوان بهره گيري نمود
چكيده لاتين :
To date, many efforts have been made to extract energy from wind and increase the capacity of wind turbines. These systems include INVELOX, shrouded and ducted rotors. In studies conducted on the INVELOX system, most of the time, the effect of the presence of turbine blades embedded in the venturi section did not interfere with the flow characteristics. In addition, the design and modeling of an optimal wind turbine in accordance with the geometry and aerodynamic conditions of the venturi section has not been done. Therefore, in this paper, using the BEM (blade element momentum) theory and considering Prandtl's tip and hub loss factors, and also turbulent wake correction, a semi-analytical code has been developed. First of all, an optimal wind turbine according to geometrical and operational assumed INVELOX system is designed. In the continuation, modeling and performance study of geometric parameters of the designed wind turbine has been done. The validation results show that the developed code agrees accurately with the previous experimental, numerical, and analytical results, and therefore the geometry designed for the blades will be reliable. In addition, the application of Glauert and Burton's corrections has been evaluated in this manuscript. Based on the research findings, it is concluded that by using INVELOX, the output power of designed wind turbine will be 2.4425 times. Moreover, under the same conditions, Burton's correction yields more conservative results than Glauert's correction. So that assuming 3 blades and a wind speed of 11 meters per second m/s and taking into account Prandtl's tip and hub loss factor, the maximum power coefficient and blade tip speed corresponding to Burton's correction are 0.335 and 7.178, respectively, and corresponding to Glauert's correction, are 0.385 and 7.825, respectively. The provided substrate can be used to optimize the blade shape and structure of the INVELOX wind turbine system.
