بررسی اصول و شبیه‌سازی عددی عملکرد توربین باد در حالت پایا

با توجه به اهمیت روزافزون انرژی‌های تجدیدپذیر، لزوم مطالعه در این زمینه ضروری است. باد به عنوان یکی از منابع مهم انرژی‌های تجدیدپذیر شناخته می‌شود که قابلیت بهره‌برداری از انرژی آن با استفاده از توربین‌های بادی وجود دارد. در همین راستا و با توجه به اهمیت بررسی عملکرد توربین بادی، در پژوهش حاضر ابتدا پیشینه و اصول عملکرد مربوط به توربین‌های بادی تشریح و سپس از روش دینامیک سیالات محاسباتی به‌منظور بررسی عملکرد هیدرودینامیکی دو نوع توربین بادی ساحلی و فراساحلی که به ترتیب دارای دو و سه پره هستند استفاده گردیده است. از دینامیک سیالات محاسباتی به‌منظور بررسی اثر توربین و تعداد پره‌های آن بر بازدهی و همچنین تعیین مقادیر توان مکانیکی و نیروی پیشرانه در حالت پایا و برای هر دو نوع توربین استفاده گردیده است. عملکرد توربین به‌ صورت سه‌بعدی شبیه‌سازی و نتایج با نتایج تجربی مورد مقایسه قرار گرفته است که میانگین انحراف حدود 4 درصد در گشتاور مکانیکی توربین ساحلی نسبت به نتایج تجربی نشان دهنده صحت روش و فرضیات مورد استفاده است. مشاهده گردید که با افزایش سرعت باد توان مکانیکی و همچنین نیروی پیشرانه به‌ صورت تدریجی افزایش پیدا خواهد کرد و توزیع فشار بر روی سطوح به علت شدت توربولانسی نامرتب خواهد شد. همچنین با افزایش سرعت جریان آزاد باد، سرعت در نوک پره و توپی نیز افزایش خواهد یافت به ‌نحوی‌ که گردابه‌های حاصل از آن گسترش پیدا خواهند کرد.