تاثیر استفاده از یک مانع ایرفویل شکل بر افزایش کارایی یک توربین بادی محور عمودی ساونیوس

افزایش روز افزون جمعیت نیاز به توسعه پایدار انرژی را روز به روز بیشتر می کند. همچنین افزایش سطح گازهای گلخانه ای و کاهش سطح ذخایر انرژی فسیلی، مراکز تحقیقاتی دنیا را به سمت انرژی های تجدیدپذیر معطوف کرده است. در میان انرژی های تجدیدپذیر، انرژی باد یکی از مطرح ترین گونه های انرژی های تجدیدپذیر می باشد. در این مطالعه با استفاده از مانع ایرفویل شکل راندمان توربین بادی ساونیوس به طور قابل توجهی افزایش یافته است. این افزایش راندمان به صورت ارتقای قابلیت شروع بکار خودکار توربین بادی ساونیوس و کاهش گشتاور منفی ایجاد شده توسط پره برگشتی انجام شده است.

پیکربندی های مختلف سیستم منحرف کننده (مانع) پیشنهاد شده با استفاده از تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) به صورت عددی بررسی شده است. شبیه سازی سه بعدی ناپایا معادلات ناویر-استوکس متوسط گیری شده رینولدز (URANS) همراه با مدل توربولانسی SST k-ω انجام شده و با داده های تجربی موجود اعتبارسنجی گردیده است.

نتایج پیش بینی شده نشان می دهد که عملکرد روتور ساونیوس بسیار به موقعیت و زاویه مانع بستگی دارد. بنابراین، مقادیر موقعیت و زاویه مناسب برای به دست آوردن بالاترین ضرایب گشتاور و توان وجود داشته است. استفاده از مانع مطلوب ایرفویل شکل، به طور قابل توجهی مقادیر ضریب گشتاور ایستاتیکی را در تمام محدوده زاویه ای خصوصا در زاویه چرخش بین 0 تا 30 درجه و 150 درجه تا 180 درجه افزایش می دهد. با پوشش صحیح پره برگشتی با استفاده از مانع ایرفویل شکل، مقادیر ضریب گشتاور استاتیکی تا 2 برابر بیشتر از مقدار تولید شده در حالت بدون مانع افزایش می یابد.

 توربین ساونیوس از راندمان پایینی برخوردار است. بنابراین، مطالعه حاضر با ارایه یک سیستم بهبود دهنده منحرف کننده (مانع) منجر به تولید توان و ضرایب گشتاور بالاتر می شود که در نهایت باعث ایجاد راندمان بالاتر و قابلیت شروع به کار خودکار بهتر می شود.