14738

14738

شبيه سازي نمونه آزمايشگاهي توربين جزر ومدي هانتر

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

مهر 1394

مهر 1394

دكتر شهرام درخشان هوره

مكانيك

چكيده گسترش روزافزون نياز به انرژي، محدوديت منابع فسيلي، آلودگي زيست محيطي ناشي از سوختن مواد فسيلي، گرم شدن هوا و ديگر عوامل سبب رويكرد علم و فناوري به انرژي¬هاي تجديد پذير شده است يكي از انواع اين انرژي¬هاي تجديدپذير انرژي عظيم مربوط به جريا¬ن¬هاي دريايي مي¬باشد كه منشا ايجاد اين انرژي عمدتا جزر و مد ناشي از اندركنش ميان جاذبه ماه خورشيد و زمين است. توربين¬هاي جزر و مدي بر اساس محور دوران خود به دو دسته محور افقي و محور عمودي تقسيم¬بندي مي¬شوند.در اين پايان نامه به بررسي يك توربين جزر و مدي محور عمودي پرداخته شد. از جمله مزيت اين توربين¬ها اين است كه جريان آب از هر طرفي مي¬تواند باعث ايجاد گشتاور در توربين شود.اين توربين داراي ساختار بسيار ساده متشكل از يك درام استوانه¬اي چرخان وشش پره متحرك كه به فاصله يكسان روي درام متصل شده¬اند و با قاعده خاصي باز و بسته مي¬شوند، مي¬باشد. براي تحليل عملكرد اين توربين ازنرم¬افزار تجاري Ansys-CFX 15.0استفاده شده است. به دليلپيچيدگي در مدل كردن روند باز و بسته شدن توربين و همچنين حجم بالاي محاسبات در حل گذرا، به ساده¬سازي شبيه¬سازي و حل آن به صورت پايا و سه بعدي در يك دوره تناوب با مدل آشفتگي k-ω پرداخته¬شد. نتايج حاصل از شبيه¬سازي با نتايج آزمايشگاهي مورد مقايسه و صحت¬سنجي قرار گرفت. همچنين از مقايسه دو روش توربولانسي k-ω و SST نتايج تقريباً يكساني براي گشتاور به دست آمد. در ادامه، به بررسي برخي موارد همچون اثرات داكت، اثر فاصله توربين¬ها از يكديگر، چيدمان مزرعه توربين به صورت متوالي و افقي با انتخاب 2، 3 و 4 توربين، چيدمان مثلثي و مستطيلي پرداخته شد. بررسي¬ها نشان مي¬دهند ضريب توان يك توربين در اثر وجود داكت با افزايش نسبت مساحت از 1/0 به 43/0، از 14/0 تا حدود 7/0 افزايش مي¬يابد كه بسيار قابل ملاحظه است. همچنين مشاهده شد در يك مزرعه با 4 توربين متوالي كه در فاصله 13D از هم قرار دارند ونسبت مساحت آن 43/0 است، ضريب عملكرد و توان مزرعه به بيشترين مقدار خود مي¬رسد. ضريب عملكرد مزرعه در اين حالت حدود98% خواهدشد. براي توربيني با قطر و ارتفاع 15/1 متر كه در شرايط تنگه قشم و درون داكت با نسبت مساحت 43/0 قرار دارد، مقدار انرژي حاصل برابر 14 كيلووات ساعت در روز، و براي مزرعه با 4 توربين متوالي كه در فاصله 13D قرار دارند مقدار 7/54 كيلووات ساعت در روز حاصل مي¬گردد. كلمات كليدي: توربين جزر و مدي،ضريب توان،اثرات داكت،ضريب عملكرد مزرعه