شبیه سازی، بهینه سازی و طراحی توربین بادی پارسی نوین

استفاده از توربین بادی در مناطق شهری برای تولید برق به ویژه بر روی ساختمان ها روش نوینی است که طی چند سال اخیر ‏مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. اگرچه پتانسیل باد در شهر کمتر از مقدار موجود در مناطق فراساحلی و خارج از محیط ‏شهری بوده، ولی مواردی مانند استفاده مستقیم و بدون نیاز به شبکه از انرژی الکتریکی و حذف تلفات انتقال انرژی سبب تمایل ‏بیشتر متخصصین برای گسترش این صنعت شده است. در بین توربین های بادی موجود، استفاده از توربین های محور قائم در ‏ساختمان ها به علت عدم تاثیرپذیری در برابر تغییرات جهت باد، سازگاری با معماری ساختمان و عملکرد بهینه در مقابل جریان ‏مغشوش باد مناسب می باشد. تاریخچه توربین های محور قائم به قرن ها پیش باز می گردد که در ابتدا ایرانیان از توربینی محور ‏قائم موسوم به پرشین برای مصارف کشاورزی استفاده می کردند. در این پژوهش با حفظ مشخصه های اصلی توربین بادی ‏پرشین از قبیل قائم بودن محور و برخورداری از دیواره هدایتگر جریان، الگوی نوین و اصلاح یافته با قابلیت تولید برق در ‏محیط های شهری که نسبت به نمونه های رایج بهینه می باشد، طراحی شده است. بدین منظور یک توربین محور قائم از نوع پسا ‏‏(‏drag‏) طراحی شده و با استفاده از اصول دینامیک محاسباتی سیالات ‏‎(cfd)‎‏ مورد تحلیل قرار گرفته است. شبیه سازی ‏مذکور به کمک نرم افزار ‏fluent6.3‎‏ با استفاده از مدل ‏k-?‏ استاندارد با استفاده از روش محورهای مختصات مرجع چندگانه‎ ‎‎(mrf)‎انجام شده است. نظر به اینکه در این پژوهش بهینه سازی توربین مدنظر بوده است، بازده توربین بادی که توسط کمیتی ‏به نام ضریب توان ‏‎(cp)‎‏ محاسبه می شود معیار طراحی در نظر گرفته شده است. عملکرد توربین طراحی شده به دو شیوه شبیه ‏سازی به روش ‏cfd‏ و دیگری با تحلیل نتایج آزمایشگاهی نمونه در تونل باد تعیین شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد ‏که بارده بیشینه توربین طراحی شده 43% است. در حالیکه نتایج آزمایش در تونل باد بازده بیشینه 39/0 را در سرعت باد 8 متر بر ‏ثانیه ارائه نموده است. میزان انحراف نتایج شبیه سازی و آزمایشگاهی در این پژوهش 3/9% برآورد شده است.‏