شبیه سازی عددی توربین بادی محور افقی در مزرعه بادی منجیل همراه با تحلیل رژیم بادی

Abstract

تحلیل جریان لایه مرزی، برای بهینه سازی طراحی مزارع بادی، حساسیت بالایی دارد. به ویژه اثر جریان باد، در توربین‌های بادی نصب شده در زمین‌های ناهموار و کوهستانی پیچیده می‌باشد. در این تحقیق، پسباد توربین بادی و جریان باد در زمین ناهموار با دینامیک سیالات محاسباتی و با استفاده از نرم افزار اوپن‌فوم مورد مطالعه قرار گرفته است. یک مدل دیسک عملگر، که نیروهای وارد شده به توربین را بر روی کل دیسک اعمال می‌کنند، بر پایه تئوری اجزای پره به کار گرفته شده‌ا‌ند. برای شبیه سازی جریان اتمسفری و پسباد توربین بادی محور افقی در مزرعه بادی منجیل، معادلات ناویر-استوکس با رینولدز میانگین حل شده و مدل آشفتگی کی-اپسیون به کار گرفته شده است. در شبیه سازی از شبکه بندی منظم استفاده گردید. همچنین جهت باد غالب، با رسم گلباد منطقه، از شمال به جنوب به دست آمد. بررسی جزئیات توربین بادی با اطلاعات میدانی انجام شده است و نتایج عددی، تاثیرات پسباد تا پنج برابر قطر روتور بعد از توربین را نشان می‌دهد. کاهش سرعت باد در این فاصله 26% بوده است. توان به دست آمده از مدل برای توربین نمونه با اطلاعات میدانی تطبیق دارد. همچنین رژیم بادی مزرعه برای فصول مختلف سال تحلیل شده و نتایج نشان می‌دهد که زمان‌های وزش باد مناسب در سه ماه نوامبر، دسامبر و ژانویه زیر 50% بوده که در طراحی مزرعه بادی و بازده نیروگاه مورد توجه می‌باشد.