در دهه‌های اخیر، به دلیل بحران انرژی در سراسر جهان و انتشار زیاد گازهای گلخانه‌ای، شاهد تحقیق و توسعه فعالیت‌های جهانی در زمینه انرژی‌های تجدید پذیر، به خصوص انرژی‌های بادی و خورشیدی هستیم. اگر چه تا کنون پیشرفت قابل توجهی به دست آمده است، طرح های فنی موجود هنوز برای استفاده از انرژی باد با سرعت کم و شرایط خاص مناطق شهری توسعه نیافته‌اند. توربین ساونیوس ویژگی‌های خوبی به منظور بهبود این شرایط دارد، ولی راندمان پایین نقطه ضعف بزرگی سر راه توسعه این توربین به حساب می آید. هدف این مطالعه، معرفی یک طراحی بهبود یافته از توربین ساونیوس متداول به منظور افزایش توان خروجی همزمان با کاهش حداقل سرعت باد مورد نیاز برای شروع چرخش روتور است که با اضافه کردن تنها یک نازل قابل دسترسی است. نازل همانند یک جت بر پره پیشرو اثر کرده، باعث تقویت جریان موثر روی این پره می‌شود و به طور همزمان مانع برخورد سیال با پره بازگشتی شده و گشتاور معکوس را حذف می‌کند. بنابراین می توان انتظار داشت که ضریب توان افزایش یابد. بدین منظور، ابتدا یک نمونه آزمایشگاهی از توربین متداول ساونیوس را با استفاده از نرم افزار FLUENT ( فلوینت ) شبیه‌سازی کرده و بعد از اعتبارسنجی، به بررسی تاثیر نازل می‌پردازیم. با افزودن نازل، توربین قابلیت استقلال از مسیر وزش باد را از دست می‌دهد، ولی نصب چند نازل مشابه در سایر جهت‌ها حول توربین، باعث استقلال دوباره توربین از مسیر وزش باد می‌شود.

توضیحات بیشتر

۱- حل میدان جریان حول توربین ساونیوس با استفاده از مدل توربولانسی K – epsilon صورت گرفته است.

۲- مدل سازی با استفاده از نمونه آزمایشگاهی اعتبار سنجی شده است.

۳- تاثیر نازل بر میدان جریان و راندمان توربین بررسی شده است.

۴- تاثیر شکل نازل بر عملکرد توربین مورد بحث قرار گرفته است.

۵- حرکت میدان به دو روش MRF و sliding mesh شبیه سازی شده و نتایج مقایسه شده اند.

آنچه در این کد خواهید آموخت:

1- نحوه مجزاسازی معادلات ناویر-استوکس به روش حجم محدود

2- شبکه‌بندی مثلثی میدان جریان و تفکیک نواحی ثابت و متحرک

3- ایجاد ارتباط بین نواحی ثابت و متحرک میدان جریان

4- استفاده از مدل توربولانسی K–epsilon 

5- حل حالت پایدار و حالت گذرای میدان جریان

6- استفاده از روش‌های MRF و sliding mesh برای شبیه سازی چرخش ناحیه متحرک در نرم افزار FLUENT ( فلوینت )

7- نحوه محاسبه راندمان نازل و بررسی عملکرد آن

8- بررسی تاثیر نازل بر عملکرد توربین

نکات و الزامات:

1- این  برنامه در نسخه 15نرم افزار FLUENT ( فلوینت ) حل شده است.

2- خروجی ها و روابط با مقادیر آزمایشگاهی مقایسه شده اند.

3- آشنایی اولیه با CFD 

4- آشنایی با Finite Volume Methods

5- آشنایی با نحوه شبکه بندی میدان و مدلهای توربولانسی

6- آشنایی با مفاهیم حالت پایدار و گذرا

برای آشنایی با نرم افزار Fluent  می توانید با کلیک بر روی عنوان های زیر به مقاله های مورد نظر هدایت شوید. لازم به ذکر است که نرم افزار Fluent از پرکاربردترین نرم افزار های مهندسی در مقطع کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک می باشد که بسیاری از دانشجویان با استفاده از نرم افزار Fluent  به ارایه پایان نامه های کارشناسی ارشد, پروژه های صنعتی و علمی می پردازند.

- آشنایی با نرم افزار Fluent

- آموزش نصب نرم افزار Fluent