با توجه به بحران زیست محیطی ناشی از آلودگی سوخت های فسیلی و رو به اتمام بودن این نوع سوخت‌ها، امروزه استفاده از انواع انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر، نظیر انرژی خورشیدی، زمین گرمایی، جزر و مدی و بادی مورد توجه محققان قرار گرفته است. محققین امروزی تلاش می کنند از طریق وسایل تبدیل انرژی، انرژی موجود در باد را به خدمت بگیرند. توربین های محور عمودی، حتی قبل از جایگزینی توربین های محور افقی، وسایل امیدوار کننده‌ای برای تبدیل انرژی به حساب می‌آمدند. در این مطالعه با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی‌ ( CFD ) و با بهره‌گیری از نرم افزار FLUENT ( فلوینت )،  توربین بادی محور عمودی جریان متقاطع شبیه‌سازی شده است. با چرخش روتور و برخورد جریان هوا به پره‌های توربین در اطراف و پشت روتور، جریان آشفته پدید می‌آید. برای حل جریان آشفته حول ایرفویل‌های نامتقارن، مدل دو معادله ای k-ω sst مورد استفاده قرار گرفته است. سرعت جریان آزاد ثابت و سرعت چرخش روتور توربین از 350 تا 600 دور بر دقیقه در نظر گرفته شده است.  نتایج نشان می‌دهد که در حدود تعداد دوران 400 دور بر دقیقه بیشترین ضریب گشتاور حاصل شده است. در ادامه نیز به کمک روش سطح پاسخ و تکنیک طرح ترکیبی مرکزی از میان پره های سری چهار رقمی NACA بهینه‌ترین آنها انتخاب شده است. نرم افزار Design Expert 7.1.5 جهت بهینه سازی فاکتور های هندسی ایرفویل برای رسیدن به بیشترین گشتاور ممکن مورد استفاده قرار گرفته است. همچنین برای رسم هندسه، و گرفتن مختصات نقاط ایرفویل‌های مورد نیاز از نرم افزار DesignFoil استفاده شده است. نتایج بهینه‌سازی نشان می‌دهد که پره‌هایی با پروفیل نزدیک به پره‌های متقارن از بازده بالاتری برخوردارند. همچنین نسبت طول وتر به ضخامت پره پارامتر بسیار مهمی در تعیین ضریب توان توربین است. 

آنچه در این شبیه سازی خواهید آموخت:

1- شبیه سازی دو بعدی توربین محور عمودی به کمک نرم افزار فلوئنت

2- بررسی پارامتر های موجود در پروفیل ایرفویل ناکا سری چهار رقمی و رسم ایرفویل به کمک نرم افزار Designfoil

3- طراحی آزمایش به کمک تکنیک طرح ترکیبی مرکزی جهت کاهش تعداد آزمایش ها

4- بهینه‌سازی پارامتر های ایرفویل به کمک روش سطح پاسخ

5- نحوه گرفتن خروجی از نرم افزار DoE) Design of Expert) و بررسی تاثیر متقابل پارامتر ها بر روی ضریب گشتاور و مطلوبیت بهینه سازی

نکات و الزامات:

1- اجرای این برنامه نیازمند داشتن نرم افزار Ansys 14.5 می باشد

2- طراهی هندسه به کمک نرم افزار Solid Work و ...

3- تولید مش به کمک نرم افزار ICEM

4-فایل cas در تمام نسخه های نرم افزار FLUENT ( فلوینت ) قابل اجرا می‌باشد

5- آشنایی اولیه با CFD و مدل دو معادله ای k-ω sst

6- آشنایی با روش‌های بهینه سازی

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