محاسبه تراست، راندمان و اثرات تغییر پارامترهای موثر بر عملکرد توربین بادی با نرم افزار Q-Blade

امروزه راهبرد تامین انرژی، به ویژه توسعه ی انرژی های پاک با توجه به آلودگی های ناشی از سوخت های فسیلی و محدودیت منابع آنها در سطح جهان، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. انرژی باد نیز به دلیل در دسترس بودن و امکان تبدیل انرژی جنبشی آن به انرژی الکتریسیته از اهمیت خاصی برخوردار است؛ در این مقاله به طراحی توربین بادی کوچک محور افقی دارای ۳ پرهی متساوی و توان ۲۰ کیلو وات با استفاده از اطلاعات شرکت Ryse-Energy پرداخته شده است. بر مبنای تئوری مومنتوم المان پره، مقادیر خروجی با استفاده از نرم افزار Q-Blade و کد تکرار شونده در متلب محاسبه شدند. برای محاسبه مقادیر توان، گشتاور و تراست توربین بادی از تئوری معکوس لاک و روش تخمین تراست در هواپیمای ملخی نیز استفاده شده و نتایج بدست آمده با تئوری مومنتوم المان مقایسه شد. ابتدا توربین بادی با ایرفویل E۳۸۷(E) و سیستم کنترلی زاویه گام برای شهر سنندج ( ۱۵۳۸ متر از سطح دریا)، در یک روز استاندارد (دمای ۱۵ درجه سلسیوس) و چگالی ۰۲ / ۱ کیلو گرم بر متر مکعب با میانگین حدودی سالیانه ی سرعت باد ۸ / ۶ متر بر ثانیه طراحی شد. با توجه به شعاع روتور ( ۹ / ۴ متر) و دور آن ( rpm ۱۲۰ )، نسبت سرعت نوک پره نیز برابر ۵ / ۶ محاسبه گردید. در ادامه با تغییر پارامترهای دما، چگالی، ارتفاع، تعداد پره ها، نسبت سرعت نوک پره، سرعت باد، عدد رینولدز، نوع ایرفویل ( NACA۴۳۰۱۲A و CAL۴۰۱۴l ) و سرعت دورانی روتور؛ تاثیر هر کدام بر روی عملکرد توربین بادی و نتایج بدست آمده تحلیل و بررسی شد.