شبیه سازی پره‏ی توربین بادی وساخت یک نمونه‏ی آزمایشگاهی

در این پایان‏نامه هندسه‏ی پره‏ی یک توربین بادی محور افقی محاسبه شده است. جریان هوای اطراف پره‏های توربین بادی شبیه‏سازی شده است. یک نمونه‏ی آزمایشگاهی با مقیاس کوچکتر از پره‏ی توربین ساخته شده است. روش به کار گرفته شده برای طراحی آیرودینامیک پره بر اساس تئوری اندازه حرکت المان پره می‏باشد. توان خروجی روتور 50 کیلووات و تعداد پره‏های روتور سه پره در نظر گرفته شده است. بالواره‏یnaca 63223 سطح مقطع پره را تشکیل می‏دهد. سرعت جریان آزاد باد 5/7 متر بر ثانیه، چگالی هوا 138/1 کیلوگرم بر مترمکعب و فشار محیط 7/100 کیلوپاسکال شرایط عملکرد توربین بادی می‏باشند. طول پره 86/12 متر و ضریب توان روتور در سرعت طراحی 44/0 به دست آمده است. نمودارهای توزیع وتر و زاویه‏ی پیچش در امتداد پره و همچنین تغییرات ضریب توان و توان تولیدی روتور نسبت به سرعت‏های مختلف جریان باد ارائه شده است. روتور در سرعت طراحی (5/7 متر بر ثانیه) دارای بیشترین ضریب توان می‏باشد. برای حل معادلات حاکم بر جریان هوای حول روتور، فضای اطراف پره توسط شبکه بی‏سازمان چهار وجهی گسسته سازی شده است. با توجه به متناوب بودن جریان اطراف پره‏های روتور، به منظور کاهش حجم محاسبات، فضای محاسباتی به یک سوم کاهش یافته و جریان حول یک پره مورد تحلیل قرار گرفته است. از روش حجم محدود برای تبدیل معادلات حاکم به معادلات جبری استفاده شده است. نتایج حاصل از طراحی به روش تئوری اندازه حرکت المان پره و دینامیک سیالات محاسباتی با هم مقایسه شده‏اند. در پایان با استفاده از مقادیر طول وتر و زاویه‏ی پیچش در هر مقطع، پره‏ای با مقیاس 1/0 پره واقعی ساخته شده است. در ساخت این پره، روشی برای هم‏تراز کردن بالواره‏های کلیه‏ی مقاطع نسبت به نقطه‏ی مبنای آن‏ها ارائه شده است. در این روش برای هر یک از سطوح بالایی و پایینی پره دو قالب جداگانه ساخته شده است. این فرایند شامل ساخت قالب‏های اولیه سطوح بالا و پایین پره از جنس گچ و ساخت قالب‏های ثانویه از جنس فایبرگلاس می‏باشد. با اتصال قالب‏های ثانویه به هم و پر کردن فضای بین آن‏ها، نمونه‏ی پره‏ی نهایی ساخته شده است.