بررسي پارامترهاي تأثيرگذار بر عملكرد توربين‌هاي بادي محور عمودي به صورت تجربي

Experimental study on effective parameters on vertical axis wind turbine performance

از مباحث چالش‌بر‌انگيز در بهره‌گيري از انرژي بادي، استفاده از توربين‌هاي بادي در مناطق شهري است. با توجه به ساختار اين مناطق، معمولا توربين‌هاي بادي محور عمودي (داريوس-ساوينيوس) كه مستقل از جهت باد عمل مي‌كنند استفاده شود. همچنين با توجه به محدوديت فضاي مناطق شهري بررسي پارامترهاي توربين‌ها در ابعاد مايكرو امري مهم و اجتناب‌ناپذير به‌نظر مي‌رسد. هدف اين پژوهش بررسي اين توربين‌ها، پارامترهاي تأثيرگذار و بهبود عمل‌كرد آن‌ها است. به‌منظور روش انجام پژوهش دو توربين ساوينيوس و داريوس در ابعاد مايكرو طراحي و ساخته شده‌اند و عملكرد آيروديناميكي آن‌ها با بدست آوردن نمودار ضريب توان بر حسب نسبت‌سرعت‌نوك‌پره مورد مطالعه قرار گرفته است. تأثير سرعت باد بر توربين ساوينيوس به صورت تجربي بررسي شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه اين توربين در سرعت‌هاي باد پايين عملكرد بهتري دارد. بخشي از خلاقيت و نوآوري اين پژوهش ساخت توربين داريوسي بوده كه امكان تغيير برخي پارامترهاي تأثيرگذار را داشته باشد. اين طراحي باعث كاهش هزينه‌ها است. دو پارامتر نسبت ابعاد و جايگاه بازوي نگه‌دارنده پره‌ها در توربين داريوس به صورت تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. با توجه به نتايج آزمايش‌ها بهترين جايگاه بازوي نگه‌دارنده پره‌ها، ابتدا و انتهاي پره است و توربين با نسبت ابعاد يك بهترين عملكرد را دارد.

Concerns about the usage of fossil fuels have led to more attention to renewable energies such as wind energy. Utilization of wind turbines in the urban industry is one of the challenging topics in wind energy area. Particularly, due to the limitations of the wind conditions in the urban areas (i.e. low speed wind, high level of variation of wind direction and high turbulence level) and the space limitations within the cities, utilization of vertical axis wind turbines in micro scales have become of interest. The focus of the present study is on these types of turbines and assessing the parameters affecting their aerodynamic performances. Two types of vertical axis wind turbines (Savonius and a straight blade Darrieus) were designed and constructed in micro-scale. The effect of wind speed on the Savonius turbine is experimentally studied. Results show that this turbine performs better at lower wind speeds. The effect of the aspect ratio and the vertical position of the blade struts on the performance of the Darrieus turbine is also experimentally assessed. The results show that the best vertical position for struts is the tip of the blades. It was also experimentally observed that the turbine with aspect ratio one has the best aerodynamic performance.