• شماره ركورد
    31943
  • پديد آورنده

    سيد يوسف سجادي

  • عنوان
    تحليل عددي عملكرد آيروديناميكي توربين باد عمود محور تركيبي در جريان آشفته
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي هوافضا
  • سال تحصيل
    1400
  • تاريخ دفاع
    1403/07/15
  • استاد راهنما
    دكتر زينب پورانصاري
  • استاد مشاور
    ندارد
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    امروز استفاده هرچه بيشتر از انرژي‌هاي پاك به‌جاي سوخت‌هاي فسيلي به امري اجتناب‌ناپذير در عرصه توليد انرژي تبديل شده است. توربين‌هاي بادي مي‌توانند امكان دسترسي به اين نوع انرژي پايدار و تجديدپذير را فراهم كنند. توربين‌هاي بادي عمود محور انتخاب مناسبي براي استفاده از نيروي باد در محيط‌هاي شهري هستند. توربين‌هاي عمود محور به دو نوع توربين داريوس و ساونيوس كه به ترتيب از نيروهاي برآ و پسا به‌عنوان نيروهاي آيروديناميكي عامل ايجاد حركت چرخشي در هندسه خود استفاده مي‌كنند. توربين داريوس در سرعت‌هاي چرخشي پايين دچار مشكل در شروع چرخش هستند. توربين‌هاي ساونيوس مي‌توانند در سرعت‌هاي چرخشي پايين‌تر نسبت به داريوس، شروع به حركت كنند. توربين‌هاي تركيبي داريوس - ساونيوس مي‌تواند در حل مشكل خود - راه‌اندازي راه‌گشا باشند. اين پايان‌نامه به بررسي و تحليل توربين بادي عمود محور تركيبي داريوس - ساونيوس پرداخته است كه در آن توربين ساونيوس به‌عنوان بخشي از ساختار داخل توربين داريوس قرار داده شده است. اين طراحي تركيبي باهدف بهبود كارايي و بهره‌وري توربين‌هاي بادي انجام شده است. در اين تحقيق، هندسه‌هاي مختلفي از توربين تركيبي مورد بررسي قرار گرفته‌اند كه در آن‌ها نسبت شعاع توربين ساونيوس به شعاع توربين داريوس تغيير مي‌كند. شعاع توربين داريوس در تمام اين هندسه‌ها ثابت نگه داشته شده و شعاع توربين ساونيوس از 0.2 تا 0.7 برابر شعاع داريوس تغيير مي‌كند. براي ارزيابي عملكرد اين هندسه‌ها، شبيه‌سازي‌هاي عددي جريان آشفته در نسبت‌هاي سرعت نوك از 0.9 تا 2.3 انجام شده است. همچنين اثر تغيير ضخامت ايرفويل پره‌هاي داريوس در ضريب توان خروجي توربين تركيبي بررسي شده است؛ بنابراين شبيه‌سازي‌هاي جريان آشفته مربوط به بررسي تغييرات نسبت شعاع ساونيوس به داريوس براي هر كدام از ايرفويل‌هاي NACA0015، NACA0018 و NACA0021 براي پره توربين داريوس انجام شده است. نتايج حاصل از اين شبيه‌سازي‌ها شامل محاسبه ضريب گشتاور ايجاد شده، ضريب توان و ماكزيمم مقدار ضريب گشتاور براي هر يك از هندسه‌ها و شرايط شبيه‌سازي است. نتيجه‌گيري نهايي اين است كه NACA 0015 براي بادهاي قوي و TSR هاي بالا،NACA 0018 براي شرايط با سرعت باد بالا و TSR بيشتر از 1.8 و NACA 0021 براي بادهاي ملايم و TSRهاي پايين انتخاب‌هاي بهتري هستند. همچنين مقدار نسبت شعاعي توربين ساونيوس به داريوس برابر 0.6 در هر سه ايرفويل به‌عنوان مقدار بهينه براي توليد حداكثر گشتاور شناسايي شده است كه بايد به‌عنوان يك فاكتور كليدي در طراحي توربين‌هاي بادي در نظر گرفته شود.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1403/09/28
  • عنوان به انگليسي
    Numerical Analysis of Aerodynamic Performance of Hybrid Vertical Axis Wind Turbine in Turbulent flow
  • تاريخ بهره برداري
    10/6/2025 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    سيد يوسف سجادي

  • چكيده به لاتين
    The increasing demand for clean energy sources as a substitute for fossil fuels has made the utilization of wind energy indispensable. Vertical axis wind turbines (VAWTs) offer a suit-able option for harnessing wind power in urban environments. VAWTs can be categorized into two main types: Darrieus and Savonius, which utilize lift and drag forces, respectively, to generate rotational motion. Darrieus turbines often face challenges in starting rotation at low rotational speeds. Savonius turbines, on the other hand, can initiate rotation at lower speeds compared to Darrieus turbines. Hybrid Darrieus-Savonius turbines have shown promise in addressing the self-starting issue. This thesis investigates and analyzes a hybrid Darrieus-Savonius VAWT, where a Savonius rotor is integrated into the inner structure of a Darrieus rotor. This hybrid design aims to enhance the overall performance and efficiency of wind turbines. Various hybrid turbine geometries were examined, varying the ratio of the Savonius rotor diameter to the Darrieus rotor diameter. The Darrieus rotor diameter was kept constant, while the Savonius rotor diameter was varied from 0.2 to 0.7 times the Dar-rieus diameter. To eva‎luate the performance of these geometries, unsteady computational fluid dynamics (CFD) simulations were conducted at tip speed ratios ranging from 0.9 to 2.3. Additionally, the influence of varying the airfoil thickness of the Darrieus blades on the power coefficient of the hybrid turbine was investigated. Consequently, unsteady CFD sim-ulations were performed for different Savonius-to-Darrieus diameter ratios using NACA0015, NACA0018, and NACA0021 airfoils for the Darrieus blades. The simulation results include the calculation of the generated torque coefficient, power coefficient, and maximum torque coefficient for each geometry and simulation condition. The final conclu-sion is that the NACA 0015 airfoil is better suited for strong winds and high TSRs, the NACA 0018 airfoil is more appropriate for high wind speeds and TSRs above 1.8, and the NACA 0021 airfoil is a better choice for mild winds and low TSRs. Additionally, a radial ratio of 0.6 for Savonius to Darrieus turbines has been identified as the optimal value for maximizing torque production, and this should be considered as a key factor in the design of wind turbines.
  • كليدواژه هاي فارسي
    تحليل عددي , توربين باد عمود محور , جريان آشفته , عملكرد آيروديناميكي
  • كليدواژه هاي لاتين
    numerical analysis , vertical axis wind turbine , turbulent flow , aerodynamic performance
  • Author
    Seyed Yousef Sajjadi
  • SuperVisor
    Zeinab Pouransari