طراحی یک توربین باد کوچک عمود محور به کمک روش مومنتوم و محاسبه نرخ سرعت نوک پره بهینه در سرعت نامی

محدود بودن منابع تجدید ناپذیر مانند ذغال سنگ، سوخت های فسیلی، مسایل زیست محیطی وگرمایش زمین و افزایش گازهای گلخانه ای، و هزینه روزافزون انرژی سبب شده است در طی سالیان اخیر گرایش برای استفاده از انرژی-های تجدیدپذیر و پاک مخصوصا انرژی باد به شدت افزایش یابد. اصلی ترین وسیله برای جذب انرژی باد؛ توربین باد می باشد. توربین وسیله ایست که انرژی مکانیکی جنبشی را به کمک ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. توربین ها به دو دسته ی عمودی و افقی تبدیل می شوند و نسل جدید توربین ها به سمت توربین های عمودی با سایز کوچک گرایش پیدا کرده است و در حال حاضر گرایش به توربین های کوچک برای استفاده های شخصی و عمومی زیاد شده است. گرچه توربین های افقی در مقایسه با توربین های عمودی بسیار کاراتر بوده و راندمان بالاتری دارند با این وجود توربین های عمودی ویژگی هایی دارند مانند امنیت و عملکرد که باعث می شود در محیط های داخل شهری در غالب توربین های کوچک استفاده شوند. در این مقاله هدف طراحی یک توربین 50 وات و بررسی پارامترهای تاثیرگذار در راندمان و توان خروجی توربین های باد عمودی کوچک می باشد. نرخ سرعت نوک پره یکی از پارامترهای بسیار مهم می باشد که در عملکرد توربین بسیار تاثیرگذار می باشد؛ در نرخ سرعت پره ی پایین، به دلیل اثر توقف دینامیکی، عملکرد توربین عمودی افت می کند برای کاهش این اثر نرخ سرعت پره باید بالا باشد، با این وجود در نرخ بالا هم جدایش جریان رخ می دهد که باعث افت راندمان می شود. پس هدف این مقاله تعیین نرخ سرعت بهینه برای توربین طراحی شده می باشد.

کلیدواژه ها:

توربین عمودی ، راندمان توربین ، نرخ سرعت نوک پره ، تیوری مومنتوم ، متد اجزای محدود