بررسی عددی اثر نسبت منظری (aspect ratio) بر عملکرد توربین بادی نوع داریوس با پره های مستقیم

روتور در توربین های بادی محور عمودی بصورت عمودی قرار می گیرد. مهم ترین برتری این نوع از توربین های بادی آن است که نیازی به تنظیم، جهت قرار گیری نسبت به جهت وزش باد ندارند. در این مطالعه به بررسی اثر نسبت منظری به عنوان پارامتری موثر بر روی عملکرد آیرودینامیکی توربین بادی محور عمودی داریوس با تیغه های مستقیم پرداخته می شود. نسبت منظری در این پروژه بصورت نسبت ارتفاع پره به قطر روتور توربین تعریف می شود. در این مطالعه با ثابت نگه داشتن مساحت روتور توربین (2hr) و همچنین ثابت نگه داشتن نسبت استحکام، با تغییر شعاع به تغییر نسبت منظری اقدام و سپس نحوه تغییرات مشخصه های توربین بادی بررسی می گردد. توربین بادی داریوس با تیغه های مستقیم بر اساس نیروی برا کار می کند. برای بررسی عددی اثر نسبت منظری بر روی عملکرد توربین از نرم افزار openfoam استفاده شده است. این نرم افزار از شیوه حجم محدود (fvm) برای حل معادلات جریان سیال (ناویر- استوکس) استفاده می کند. در این مطالعه پس از بررسی استقلال حل از شبکه، اعتبار سنجی کد عددی با استفاده از توربینی که مشخصات هندسی و همچنین نتایج تست آن در مراجع معتبر موجود می باشد، مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل از حل عددی تطابق خوبی با نتایج آزمایشگاهی موجود نشان می دهد. به منظور بررسی نسبت منظری توربین جهت دستیابی به نقطه بهینه طراحی، توربینی با ظرفیت 4 کیلو وات مورد بررسی قرار می گیرد. نسبت منظری توربین محور عمودی در بازه ی 5/0 تا 3 مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از حل عددی برای نسبت منظری های مختلف نشان می دهد که کاهش نسبت منظری، سبب افزایش ضریب توان و ضریب گشتاور توربین می شود. همچنین با کاهش نسبت منظری دامنه عملکردی توربین افزایش یافته و کنترل آن آسانتر می شود.