شماره ركورد
34186
پديد آورنده
محسن دهقاني
عنوان
طراحي بهينه فني و اقتصادي سامانه برداشت انرژي مبتني بر انرژي باد بدون المان دوار خارجي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي سيستمهاي انرژي-تكنولوژي انرژي
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/7/26
استاد راهنما
ميثم فرجاللهي، عليرضا زاهدي
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
فناوريهاي نوين
چكيده
در اين پژوهش، يك سامانه برداشت انرژي باد بدون المان دوار خارجي طراحي، شبيهسازي و تحليل شده است تا چالشهاي مكانيكي توربينهاي بادي مرسوم نظير استهلاك بالا، توليد صدا، توليد ارتعاش و... برطرف گردد. در ابتدا هندسه سامانه بر پايه اثر ونتوري مدلسازي و با استفاده از نرمافزارهاي ANSYS Fluent و XFlow تحليل گرديد. نتايج عددي نشان دادند كه با بهينهسازي ابعاد مجراي ورودي و خروجي، سرعت موضعي باد در ناحيه فعال تا 28 درصد افزايش يافته و بهبود قابلتوجهي در بازده آيروديناميكي سامانه حاصل شده است. توان توليدي در سرعت باد ميانگين 5.25852 متر بر ثانيه براي مدل بهينه 787.354 وات محاسبه گرديد كه نسبت به مدل اوليه رشد محسوسي داشته است. همچنين ضريب توان (Cp) از 0.291 به 0.374 ارتقا يافت كه نشاندهنده بهبود عملكرد انرژي در طراحي اصلاحشده است. از منظر اقتصادي، كل هزينه ساخت سامانه حدود 32 ميليون تومان و هزينه تعمير و نگهداري ساليانه 1.92 ميليون تومان برآورد شد. با توجه به توليد ساليانه حدود 3106.9 كيلوواتساعت انرژي و تعرفه خريد برق ساتبا(4600 تومان)، درآمد خالص سالانه 12.37 ميليون تومان و دوره بازگشت سرمايه با ملاحظه نرخ افزايش تعرفه، بين 2 تا 2٫5 سال تخمين زده شد. در نهايت، مقايسه تحليل همتراز هزينه انرژي (LCOE) نشان داد اين سامانه در مقياسهاي كوچك نسبت به پنلهاي خورشيدي كه پر استفاده ترين سامانههاي ميكروگريد در ايران هستند، از نظر اقتصادي مقرونبهصرفهتر و پايدارتر است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/26
عنوان به انگليسي
Technical and Economic Optimization of a Wind Energy Harvesting System without external moving parts
تاريخ بهره برداري
10/18/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محسن دهقاني
چكيده به لاتين
In this study, a wind energy harvesting system without external rotating components was designed, simulated, and analyzed to overcome the mechanical challenges of conventional wind turbines—such as high wear and tear, noise generation, and vibration. Initially, the system geometry was modeled based on the Venturi effect and analyzed using ANSYS Fluent and XFlow software. Numerical results indicated that by optimizing the inlet and outlet duct dimensions, the local wind velocity in the active region increased by up to 28%, leading to a significant improvement in the aerodynamic efficiency of the system. For the optimized model, the generated power at an average wind speed of 5.25852 m/s was calculated to be 354.787 W, demonstrating a considerable increase compared to the baseline design. Moreover, the power coefficient (Cp) improved from 0.291 to 0.374, indicating enhanced energy performance in the modified configuration. From an economic perspective, the total construction cost of the system was estimated at approximately 32 million IRR, with annual maintenance costs around 1.92 million IRR. Given an annual energy production of about 3106.9 kWh and a SATBA electricity purchase tariff of 4600 IRR per kWh, the system yields an estimated net annual income of 12.37 million IRR, with a payback period of approximately 2 to 2.5 years, accounting for tariff escalation rates. Finally, a comparative analysis of the Levelized Cost of Energy (LCOE) revealed that, in small-scale applications, the proposed system is more cost-effective and sustainable than photovoltaic panels, which are currently the most commonly used microgrid systems in Iran.
كليدواژه هاي فارسي
برداشت انرژي باد , بدون المان دوار , ديناميك سيالات محاسباتي , ضريب توان , تحليل اقتصادي , هزينه همتراز انرژي (LCOE) , نرخ بازگشت سرمايه , اثر ونتوري
كليدواژه هاي لاتين
Wind energy harvesting , without moving parts , computational fluid dynamics , power factor , economic analysis , levelized cost of energy (LCOE) , rate of return on investment , Venturi effect
Author
Mohsen Dehghani
SuperVisor
Meysam Farajollahi, Alireza Zahedi