به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « توربین بادی » در نشریات گروه « مکانیک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «توربین بادی» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • حسین سیفی داوری*، محسن سیفی داوری، شهریار کوراوند
    تبدیل برق از باد به نیروی الکتریکی توسط توربین های بادی کوچک برای تولید برق کمک زیادی می کند. از آن ها می توان برای ساخت شبکه های مختلف از جمله شبکه های مستقل، متصل به شبکه و یکپارچه استفاده کرد. با توجه به اندازه و محل نصب، توربین های بادی کوچک برای کاربرد در جریان های رینولدز کم مناسب است. با هدف توسعه یک توربین بادی محور عمودی دریایی با پره متخلخل در این پژوهش، شبیه سازی هایی بر روی ایرفویل های مختلف پروفیل های NACA سری 4، سری 5 و Selig در اعداد مختلف رینولدز 60000، 100000 و 140000 با استفاده از مدل استریم تیوب دوتایی چندگانه با تصحیح افت نوک انجام شد. علاوه بر مشخصات پره، پارامترهای طراحی توربین مانند نسبت ابعاد و نسبت استحکام نیز با تغییر ارتفاع و وتر پره بررسی شد. این مقاله تحلیلی را برای طراحی یک توربین بادی محور عمودی سه پره برای افزایش عملکرد آیرودینامیکی آن از نظر ضریب توان ارائه می کند. رویکرد لوله جریان چندگانه دوگانه (DMST) با در نظر گرفتن تصحیح تلفات نوک، یک روش موثر پیش بینی عملکرد دقت مرتبه پایین تر برای تجزیه و تحلیل طیف گسترده ای از طراحی های توربین به شیوه ای مقایسه ای با هزینه محاسباتی قابل توجهی کم تر است. این مطالعه ایرفویل SeligS1046 را برای آزمایش های تونل باد در اعداد وتر هدف رینولدز در محدوده رینولدز ذکر شده مناسب نشان داد. نسبت ابعاد در اعداد مختلف رینولدز، در نسبت ابعاد 1.0 در اعداد رینولدز کم تر و همچنین بالاتر در محدوده خوبی از TSR مناسب تر می باشد. همچنن نسبت استحکام 0.17 برای افزایش عملکرد توربین در محدوده آزمایش شده مناسب است.
    کلید واژگان: طراحی, توربین بادی, پره, محور عمودی, فراساحلی, متخلخل}
    Hossein Seifi Davari *, Mohsen Seifi Davary, Shahriar Kouravand
    Converting electricity from wind to electric power by Small Wind Turbines (SWTs) a lot helps to produce electricity. They can be utilized to generate different networks, including independent, connected and integrated networks. Due to the size and installation location, SWTs are suitable for use in low Reynolds numbers (Re). With the aim of developing a marine Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) with a porous blade in this research, simulations on different airfoils of NACA 4-digit, series 5-digit, and Selig profiles at different Re values of 60,000, 100,000, and 140,000, using the Double Multiple Stream Tube (DMST) with loss correction. In addition to blade specifications, turbine design parameters such as Aspect Ratio (AR) and solidity (σ) were also investigated by changing blade height and pitch. This paper presents an analysis for the design of a three-bladed VAWT to increase its aerodynamic performance in terms of power performance (Cp). The DMST approach, considering tip loss correction, is an effective lower-order accuracy performance prediction method for analyzing a wide range of turbine designs in a comparative manner with significantly lower computational cost. The study illustrated that the Selig S1046 airfoil to be suitable for wind tunnel tests at target chord Re in the specified Re range. The AR in different Re is more appropriate in the AR of 1.0 in lower and higher Re in a good range of TSR. Besides, the σ of 0.17 is suitable for increasing the turbine performance in the tested range.
    Keywords: Design, Wind Turbine, Blade, Vertical Axis, Offshore, Porous}
  • احمدرضا عبداللهی چیرانی*، علی کرمی
    ظرفیت سرمایه گذاری در زمینه تولید برق بادی به طور قابل توجهی در حال رشد است. اما نفوذ روزافزون انرژی بادی در شبکه می تواند باعث ناپایداری سیستم شود و این امر تاثیر منفی بر کیفیت توان خواهد داشت. در سال های اخیر اثرات توربین های بادی بر پایداری ولتاژ سیستم های قدرت بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در گذشته معمولا از توربین های بادی مبتنی بر ژنراتور القایی قفس سنجابی (SCIG) به دلیل هزینه پایین و سادگی استفاده می شد. اما در سال های اخیر بیشتر از توربین های بادی مبتنی بر ژنراتور القایی دوسو تغذیه (DFIG) به دلیل پایداری بهتر استفاده می شود. مطالعات اخیر نشان می دهد که عملکرد توربین های بادی متصل به شبکه را می توان با نصب عناصر سیستم های انتقال جریان متناوب انعطاف پذیر (FACTS)، بهبود بخشید. در این مقاله عملکرد یک توربین بادی 9 مگاواتی مبتنی بر SCIG و DFIG در حضور و عدم حضور جبران کننده سری سنکرون استاتیکی (SSSC) در نقطه اتصال مشترک (PCC)، با در نظر گرفتن اتصال کوتاه های تک فاز و دوفاز مورد بررسی قرار می گیرد. برای ارزیابی پایداری توربین های بادی، از یک شاخص پایداری ولتاژ (VSI) استفاده می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در مواجه با خطای دوفاز که متغیرهای سیستم نوساناتی را تجربه می نمایند، SSSC به سریع تر میرا شدن نوسانات ایجاد شده و بهبود پایداری سیستم کمک می نماید. به طور خاص، نوسانات مربوط به ولتاژ ، توان راکتیو و توان اکتیو توربین بادی در حضور SSSC، به ترتیب حدودا 0.3 ثانیه، 0.5 ثانیه و 0.6 ثانیه سریع تر میرا می‎ شوند. تمام شبیه سازی ها در MATLAB/Simulink انجام شده است.
    کلید واژگان: توربین بادی, ژنراتور القایی قفس سنجابی, ژنراتور القایی دوسو تغذیه, پایداری سیستم های قدرت, Facts, SSSC}
    Ahmadreza Abdollahi Chirani *, Ali Karami
    The investment capacity in wind power generation is growing significantly. However, the increasing penetration of wind energy in the network may lead to instability of the system and this may have negative impacts on the power quality of the system. In recent years, the effects of wind turbines on the voltage stability of power systems have received much attention. In the past, wind turbines based on squirrel cage induction generator (SCIG) were usually used due to their low cost and simplicity. But in recent years, wind turbines based on doubly-fed induction generator (DFIG) are mostly used because they are more stable. Recent studies have shown that the performance of the grid-connected wind turbines can be improved by employing flexible ac transmission systems (FACTS) devices. In this paper, the performance of a 9 MW wind turbine based on SCIG and DFIG in the presence and absence of static synchronous series compensator (SSSC), at the point of common connection (PCC) is investigated, considering single-phase and two-phase short circuit faults. A voltage stability index (VSI) is used to evaluate the stability of the wind turbines. The simulation results show that in the case of a two-phase fault that the system variables experience some oscillations, SSSC helps to damp out the generated oscillations faster and improve system stability. In particular, in the presence of SSSC, oscillations for the wind turbine voltage, reactive power and active power are damped out about 0.3, 0.5 and 0.6 seconds faster, respectively. All simulations are performed in MATLAB/Simulink software.
    Keywords: Wind Turbine, Squirrel Cage Induction Generator, Doubly-Fed Induction Generator, Facts, SSSC, Power System Stability}
  • حسین سیفی*، محسن سیفی داوری، شهریار کوراوند

    تحولات در طراحی توربین های بادی با تقویت در سراسر جهان با هدف تولید برق نزدیک به کاربر در مناطق ساخته شده در حال پیشرفت است. این امر به کاهش بار تولید برق و همچنین هزینه های شبکه توزیع و انتقال با کاهش فاصله بین کاربر و منبع انرژی کمک می کند. اهداف اصلی توسعه و پیشرفت توربین های بادی محور عمودی، افزایش ضریب قدرت و ضریب گشتاور با بهینه سازی باد بالادستی است که به پره های روتور برخورد می کند. برخلاف توربین های بادی محور افقی، توربین های محور عمودی نه تنها گشتاور مثبت، بلکه گشتاور منفی نیز در حین کار تولید می کنند. گشتاور منفی تولید شده توسط پره برگشتی یک مسیله کلیدی برای توربین های بادی محور عمودی است که نتیجه معکوس دارد. استفاده از پره های متخلخل برای افزایش جریان به کاهش گشتاور منفی تولید شده توسط پره های برگشتی و همچنین افزایش گشتاور مثبت با ایجاد انحراف در باد بالادست به سمت پره پیشرو در حین کار کمک می کند. این مقاله طرح ها، آزمایش های مختلف انجام شده بر روی توربین بادی محور عمودی داریوس با پره های متخلخل گزارش شده تا به امروز را بررسی می کند. نتایج پژوهش-های انجام یافته نشان می دهد که توربین بادی محور عمودی داریوس با پره های متخلخل، خود راه اندازی و دوران بیش تری را نسبت به توربین بادی محور عمودی داریوس با پره های مستقیم ثبت کرده است و گشتاور، نیرو و توان راه اندازی کم تری نسبت به توربین بادی محور عمودی داریوس با پره های مستقیم نیاز دارد.

    کلید واژگان: انرژی بادی, توربین بادی, پره متخلخل, راه اندازی, داریوس}
    Hossein Seifi *, Mohsen Seifi Davary, Shsahriar Kouravand

    Over the world, advancements in the design of wind turbines with augmentation are being made with the aim of producing electricity nearby users in built-up regions. By reducing the distance between the consumer and the power source, this is certain to aid in lowering the burden on the power generation system as well as the costs associated with the distribution and transmission network. By maximizing the upstream wind striking on the rotor blades, the major goals driving the development and progress of vertical-axis wind turbines (VAWTs) are raising the power coefficient and torque coefficient. VAWT produce both positive and negative torque while operating, in contrast to horizontal axis wind turbines (HAWTs). For VAWTs, the negative torque produced by the returning blade is a major problem that is counterproductive. When used to boost flow, porous blades lessen the negative torque generated by the return blades and also increase the torque by causing upstream airflow to be bent toward the leading blade. The studies conducted so far on the Darriues VAWT with porous blades are examined in this paper. Research results show that Darriues VAWT with porous blades has recorded more self-starting and turn than the Darriues VAWT base with straight blades. Moreover, the ability to self-starting torque, power, force less than the vertical axis of Darriues is required with straight blades.

    Keywords: Wind Energy, Wind Turbine, Porous Blade, Self-Starting, Darriues}
  • حسین بشتر*، علیرضا ناطقی
    این مقاله به معرفی شماتیک و ساختار جدید یک موج ساز (اینورتر) چندسطحی 115 ولت AC با فرکانس خروجی 400 هرتز برای استفاده در منبع تغذیه اضطراری هواپیما و سامانه توزیع توان الکتریکی هواپیما می پردازد. توان ورودی این مبدل از طریق اتصال به باس DC هواپیما و یا توسط یک پاد مجهز به توربین بادی و ژنراتور سنکرون مغناطیس دایم تامین می گردد. به منظور تثبیت ولتاژ متغیر تولید شده توسط توربین بادی، از یک مبدل افزاینده درهم بهره گیری شده است. افزون بر این، طراحی مبدل مورد نظر به نحوی صورت گرفته که در مقایسه با سایر مبدل های مرسوم و جدید، دارای تعداد قطعات کمتری می باشد. مبدل پیشنهادی قادر به تولید شکل موج ولتاژ خروجی 25-سطحی با قابلیت افزایش ولتاژ ورودی می باشد. عدم نیاز به فیلتر در خروجی مبدل به علت اعوجاج هارمونیکی کل بسیار پایین این مبدل و مطابق بودن آن با استاندارد IEEE 519-2022 از دیگر ویژگی های شایان توجه مبدل ارایه شده است. این ویژگی سبب کاهش چشم گیر وزن و حجم منبع تغذیه هواپیما در مقایسه با سایر ساختارهای موجود می شود که به طور خاص برای کاربرد هوایی، در هر دو نوع نظامی و تجاری اهمیتی دوچندان می یابد. کارایی و عملکرد ساختار پیشنهادی تحت شرایط تغییر بار و تغییر سرعت باد و هواپیما در هنگام اتصال به توربین بادی و ژنراتور سنکرون مغناطیس دایم در محیط شبیه سازی MATLAB/SIMULINK بررسی و تایید شده است.
    کلید واژگان: : اینورتر چندسطحی, توربین بادی, ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم, اعوجاج هارمونیکی کل}
    Hossein Beshtar *, Alireza Nateghi
    This paper introduces the schematic and new structure of a 115V AC multilevel inverter with an output frequency of 400Hz for use in the emergency power supply of aircraft and the electrical distribution system of aircraft. The input power of this converter is provided by connecting to the DC bus of the aircraft or by a pod equipped with a wind turbine and permanent magnet synchronous generator In order to stabilize the variable voltage produced by the wind turbine, an interleave boost converter has been used. In addition, the design of the desired converter has been made in such a way that compared to other conventional and novel converters, it has fewer parts. The proposed converter is able to produce a 25-level output voltage waveform with the ability to increase the input voltage. No need for a filter in the output of the converter due to the very low total harmonic distortion of this converter and its compliance with the IEEE 519-2022 standard are other noteworthy features of the converter. This feature causes a significant reduction in the weight and volume of the power supply of the aircraft compared to other available structures, which is especially important for air applications, both military and commercial types The efficiency and performance of the proposed structure under the conditions of load change and wind and aircraft speed change when connected to a wind turbine and permanent magnet synchronous generator have been checked and confirmed in MATLAB/SIMULINK simulation environment.
    Keywords: multilevel inverter, Wind Turbine, Permanent Magnet Synchronous Generator, Total harmonic distortion}
  • آیدین غزنوی اسگوئی*، سید ابوالفضل موسوی ترشیزی

    پوسته ناسل و دماغه اغلب توربین های بادی مگاواتی از جنس ورق های کامپوزیتی می باشد. با توجه به شکل و هندسه های مختلف و همچنین ابعاد بزرگ این قطعه، امکان ساخت یکپارچه پوسته ناسل توربین بادی وجود ندارد. از اینرو، این قطعات از تکه های متعددی تشکیل شده است که بنا به نیاز مکرر توربین بادی به تعمیر و نگهداری در طول عمر بیست ساله خود، این قطعات باید توسط اتصالات غیر دائم مکانیکی همچون پیچ و مهره به یکدیگر متصل شوند. از اینرو با توجه به اهمیت موضوع، شناختن تمام پارامترهای اثر گذار و موثر بر اتصالات کامپوزیتی از اهمیت بسزایی برخوردار است. یکی از مهم ترین پارامترهای طراحی اتصالات پیچی، میزان پیش بار پیچ و انتخاب شماره پیچ می باشد. با توجه به جنس ورق های دو طرف اتصال در پوسته ناسل، امکان افزایش بی مهابای پیش بار وجود ندارد. چرا که خود این موضوع می تواند منجر به آسیب هایی به ورق های کامپوزیتی گردد. از اینرو در این مقاله، در ابتدا تاثیر پیش بار پیچ و یا گشتاور سفت کردن پیچ در اتصالات کامپوزیتی، به روش تجربی مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور نمونه های یکسانی با گشتاورهای سفت کنندگی پیچ 2، 10، 20، 30، 40 و 50 نیوتن بر متر ساخته و تحت آزمون کشش قرار گرفته است. در ادامه، پس از تعیین بهینه ترین نیروی پیش بار، برای یافتن بهترین حالت چیدمان پیچ ها، 4 نوع چیدمان مختلف نیز مورد آزمون تجربی قرار گرفت. و درنهایت با بررسی جوانب مختلف، بهترین چیدمان برای اتصال بخش های مختلف پوسته ناسل و دماغه در بارهای کششی که بار غالب در پوسته ناسل طراحی شده می باشد، تعیین گردید.

    کلید واژگان: کامپوزیت, اتصالات پیچی, پیش بار, چیدمان اتصال, توربین بادی, پوسته ناسل}
    Aidin Ghaznavi *, S. Abolfazl Mousaavi

    The nacelle cover and nose cones of most megawatt wind turbines are made of composite sheets. Due to the complex shapes, geometries, and large dimensions of these components, they are composed of several parts that must be assembled using non-permanent mechanical joints, such as bolts. Therefore, it is very important to consider all the effective parameters that affect composite joints. One of the most critical design parameters for bolt connections is the amount of bolt preload or tightening torque. However, increasing the preload without caution is not feasible due to the composite material present on both sides of the joint, as this can potentially damage the composite sheets. As a result, this paper aims to evaluate experimentally the effect of bolt preload or tightening torque on composite joints. To achieve this, identical specimens were fabricated, each with a different bolt tightening torque ranging from 2 Nm to 50 Nm. These specimens were then subjected to a tensile load. After determining the optimal preload force, four different types of arrangements were experimentally tested to find the best bolt arrangement. Finally, by examining various aspects, the best arrangement for connecting different parts of the nacelle cover and nose cone was determined.

    Keywords: Composite Joints, Preload, Bolt Arrangement, Wind Turbine, Nacelle Cover}
  • حسین سیفی*، شهریار کوراوند، محسن سیفی داوری، صغری محمدزاده
    سه ایرفویل NACA0015، NACA0018 و NACA0021 انتخاب و در نرم افزار Q-Blade ضرایب برآ، پسا و نسبت بیشینه ضرایب برآ به پسا مشخص و در نهایت ایرفویل ناکا 0015 در سرعت 5 و 10 متر بر ثانیه بهترین عملکرد را داشته و انتخاب شد. برای حل از نرم افزار فلوینت که پایه اساس آن بر اساس روش حجم محدود است، استفاده شد. برای تحلیل عددی از روش توربولانسی K-ω SST و با نتایج آزمایشگاهی مورد اعتبارسنجی قرار گرفت. طرح واره توربین بادی در نرم افزار کتیا طراحی و ارتفاع پره های طراحی و ساخته شده برابر 35 و 75 سانتی متر، شعاع پره 5/18 سانتی متر و طول ایرفویل 4/6 سانتی متر است. نتایج بدست آمده نشان داد که برای راه اندازی توربین بادی پره متخلخل در ارتفاع 35 سانتی متری در سرعت های یک، دو، سه، چهار، پنج، هفت، 45/7 ، 25/8، 5/8 متر بر ثانیه 50%، 50٪، 33 %، 50%، 50٪، 60%، 57٪، 55٪، 50٪ و برای راه اندازی توربین بادی پره متخلخل در ارتفاع 75 سانتی متری در سرعت یک، دو، سه، چهار، پنج، هفت، 45/7، 25/8، 5/8 ،9 و 5/9 متر بر ثانیه 6/66٪، 75%، 80%، 4/71٪ ، 6/66%، 9/76٪، 80٪، 82%، 89% و 100% نیروی راه اندازی توربین بادی پره صاف در همان ارتفاع لازم است.
    کلید واژگان: نسبت منظری, راه اندازی, پره, توربین بادی, داریوس}
    Hossein Seifi *, Shahriar Kouravand, Mohsen Seifi Davari, Soghra Mohammadzadeh
    Three airfoils NACA0015, NACA0018 and NACA0021 were selected and in the Q-Blade software, the coefficients of shear, post and the maximum ratio of the exponential coefficients were determined and, finally, the Airfoil Nakata 0015 at a speed of 5 and 10 meters per second, was selected and best. Fluent software was used to solve it, based on the finite volume method. For numerical analysis, the turbulence method K-ω SST was validated with experimental results. The wind turbine schematics was designed in Catia software and the height of the blades was 35 and 75 centimeters, the radius of the blade was 18.5 cm and the length of the airfoil 6.4 Cm is. The results show that in order to operate the turbine of porous blade windings at 35 cm height at speeds of 1, 2, 3, 4, 5, 7, 7.45, 8.25, 8.5 m / s 50% 50%, 33%, 50%, 50%, 60%, 57%, 55%, 50%, and for setting up a porous blade wind turbine at a height of 75 cm at a speed of one, two, three, four, Five, seven, 7.45, 8.25, 8.5, 9, 9.5 m / s 66.6%, 75%, 80%, 71.4%, 66.6%, 76.9%, 80%, 82%, 89%, 100% of the launching force Smooth wind turbine is required at the same height.
    Keywords: Aspect ratio, Self-Starting, Blade, Wind Turbine, Darriues}
  • سپهر صنایع*، احمدرضا صرافی
    این مقاله به ارایه روش نوینی برای مدیریت انرژی می پردازد. روش ارایه شده برای سیستمی متشکل از صفحات خورشیدی، توربین بادی، موتور برق گازسوز و باتری به صورت یک مسیله یادگیری تقویتی تعریف گشت. با بکارگیری الگوریتم یادگیری کیو بهترین عملکرد مدیریتی برای تمام شرایط سیستم، مشخص گردید. از نتایج حاصل شده جهت مدیریت تامین برق چهار ساختمان مسکونی در جزیره نگین بوشهر استفاده شد. نتایج روش پیشنهادی با مدیریت انرژی از روش تعقیب بار مقایسه گشت که 2/4% کاهش هزینه بهره برداری سالانه و 3/7% کاهش تولید دی اکسید کربن را به همراه داشت. این روش در مقایسه با مدیریت انرژی بهینه با الگوریتم ژنتیک، حدود 2/5 برابر زمان محاسباتی کمتری صرف نمود.
    کلید واژگان: مدیریت انرژی, یادگیری کیو, سیستم انرژی هیبریدی, توربین بادی, انرژی خورشیدی, موتور برق گازسوز}
    Sepehr Sanaye *, Ahmadreza Sarrafi
    This paper presents a new method of energy management (EM). The proposed method was defined as a reinforcement learning problem for a system consisting of solar panels, wind turbines, gas engines and batteries. The best corresponding energy managements for all the possible system states were found by employing the Q-learning algorithm to solve the EM problem. These results were then used for managing the power supply of four residential buildings in Negin Island Bushehr located in the southwest of Iran. The simulation was performed for 8760 hours of a year. The proposed energy management method was compared with the load following energy management, which resulted in a 2.4% reduction in annual operational costs and a 3.7% reduction in CO2 emissions. With the same quality of the results, the new EM method took about 2.5 times less computational time compared to the optimum energy management performed by genetic algorithm. The effect of iteration number on the convergence of algorithm was also investigated.
    Keywords: Energy Management, Reinforcement Learning, Hybrid Energy System, Renewable Energy, Gas engine}
  • مونا محمدی، صابر علیدادی

    به دلیل ملاحظات زیست محیطی اهمیت استفاده از انرژی پاک دو چندان شده است. در این راستا، یکی از راهکارهای پیشنهادی، تولید انرژی از بادهای ارتفاع بلند و یا جت استریم است. از سوی دیگر در تحقیقات پیشین موضوعات جت استریم، نحوه تشکیل بادهای ارتفاع بلند، اثرات تغییرات اقلیمی بر جت استریم و چگالی قدرت باد در نقاط مختلف جهان به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گرفته اند. در این مقاله ضمن تجمیع کلیه مباحث مرتبط با این موضوع، در ابتدا با بیان لایه های اتمسفر، حرکت هوا در اطراف زمین و نحوه تشکیل جت استریم، اثرات تغییرات آب و هوایی بر این بادها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند، وجود تغییرات دمایی ناشی از تابش خورشید و ایجاد سه سلول دمایی هادلی، فرل و قطبی همزمان با اثر نیروی کوریولیس بر روی توده های متحرک هوا، موجب ایجاد جت استریم در دو نیم کره شمالی و جنوبی در عرض های 30 درجه و 60 درجه می شود. تغییرات آب و هوایی، باعث افزایش دامنه موج جت استریم و توسعه آن به شمال و جنوب شده است. بررسی ها نشان دهنده این موضوع است که ایران حایز مقام دهم در خاورمیانه به لحاظ چگالی انرژی بادهای ارتفاع بلند در ارتفاع 500 متری از سطح زمین است. در ارتفاع 1000 متری نیز، در 50 درصد دوره زمانی، غرب و مرکز ایران دارای چگالی قدرت باد kW/m2 3/0 و در ارتفاع 10000 متری و در همین دوره زمانی، تمامی نواحی ایران دارای چگالی قدرت باد kW/m23 هستند.

    کلید واژگان: جت استریم, بادهای ارتفاع بلند, توربین بادی, تولید انرژی, تغییرات آب و هوایی}
    Moona Mohammadi, Saber Alidadi

    Due to environmental considerations, the importance of using clean energy has been signified. In this regard, one of the proposed solutions is to generate energy from high- altitude winds or jet streams. On the other hand, in previous research, the issues of the jet stream, the formation of high-altitude winds, the effects of climate change on the jet stream, and wind power density in different parts of the world have been investigated separately. In this paper, while summarizing all topics related to this issue, the effects of climate change on these winds have been investigated by stating the layers of the atmosphere, the movement of air around the earth, and how the jet stream is formed. The results show that the presence of temperature changes caused by solar radiation and the creation of three temperature cells, Hadley, Ferrel, and Polar, simultaneously with the effect of the Coriolis force on moving air masses, causes the creation of a jet stream in the northern and southern hemispheres at latitudes of 30 degrees and 60 degrees. Climate change has increased the amplitude of the jet stream and its expansion to the north and south. Surveys show that Iran ranks 10th in the Middle East in terms of the energy density of high-altitude winds at a height of 500 meters above the ground. At an altitude of 1000 meters, in 50% of the time period, the west and center of Iran have a wind power density of 0.3 kW/m2, and at an altitude of 10000 meters and in the same time period, all areas of Iran have a wind power density of 3 kW/m2.

    Keywords: Jet stream, High altitude winds, Wind turbines, Power generation, Climatechange}
  • امیرعلی سیف الدین اصل، احمد فدایی، کسری قنبری، ستار زواری*
    ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم های انرژی تجدید پذیرگامی اساسی در بررسی امکان پذیری و توجیه پذیری پروژه های برق تجدیدپذیر می باشد که می تواند اطلاعات ارزشمندی را در ارتباط با دسترس پذیری و قابلیت اطمینان سیستم ها، استراتژی های تعمیرات و نگه داری و هزینه های عملیاتی در اختیار قرار دهد. در این راستا، پژوهش حاضر با رویکردی آماری/ شبیه سازی به تحلیل پارامترهای قابلیت اطمینان در سیستم توربین بادی می پردازد. به این منظور از مدل بلوک دیاگرام قابلیت اطمینان برای مدل سازی مسئله بهره گرفته شد که توانمندی بالایی در تحلیل سیستم های پیچیده و با تعداد اجزای بالا را در عین سادگی و شفافیت داراست. مدل سازی و شبیه سازی با نرم افزار رم کامندر صورت گرفته است. شبیه سازی با در نظرگرفتن شبکه ی متوالی از زیر سیستم ها و اجزاء (8 زیر سیستم و 94 جزء) و لحاظ کردن توزیع های احتمال زمان خرابی، زمان تعمیر و سایر داده های قابلیت اطمینان برای بلوک ها  صورت پذیرفت و در انتها نتایج با به کارگیری الگوریتم مونت کارلو استخراج گردید. مقدار میانگین دسترس پذیری یک توربین در دوره ی 20 ساله ی عمر، بیش از 0.999 محاسبه شد. در 25 نقطه ی زمانی توربین نیازمند تعمیرات می باشد و زمان میانگین بین خرابی ها برابر 7008 ساعت محاسبه شد. زمان میانگین بین خرابی های بحرانی سیستم (خرابی فاجعه آمیز) 77928 ساعت است.
    کلید واژگان: ارزیابی قابلیت اطمینان, توربین بادی, مدل بلوک دیاگرام, نرم افزار رم کامندر, انرژی های تجدیدپذیر}
    Amirali Saifoddin Asl, Ahmad Fadaei, Kasra Ghanbari, Sattar Zavvari *
    Reliability assessment of renewable energy systems is a key step in evaluating the feasibility of renewable energy projects. The assessment can provide valuable information on the availability and reliability, operation and maintenance strategies, and operating costs of systems. In this regard, the present study analyzes the reliability parameters of a wind turbine system using a statistical / simulation approach. To this end, the Reliability block diagram has been used for modeling the problem which has the capability of analyzing complex systems with a high number of components while providing simplicity and transparency in the concept presentation. For the modeling and simulation, RAM Commander software developed by ALD software company was utilized. The block diagram model was developed considering a series arrangement (8 subsystems and 94 components) and taking into account the probability distributions of failure time, repair time, and other reliability data for each block. results were then obtained by implementing the Monte Carlo algorithm. The results of this study contain the values of reliability, availability, and failure rate for a turbine during its lifetime. According to the results, the average availability of a turbine over a 20-year life span was more than 0.999. At 25 points, the turbine needed repairs, and the mean time between failures was calculated to be 7008 hours. The mean time between system critical (catastrophic) failures is 77928 hours. Also, the sensitivity analysis of the model to changing input variables is presented.
    Keywords: reliability analysis, Wind Turbine, Reliability Block Diagram Model, RAM Commander Software, Renewable Energy}
  • مازیار دقیقی، علی رحمانی هنزکی*، مجید شاهقلی، سعید باب

    امروزه استفاده از باد به عنوان یکی از اصلی ترین منابع انرژی پاک در سرتاسر جهان به سرعت گسترش یافته است. اخیرا، با توسعه نیروگاه ها بادی و به تبع آن بزرگتر شدن اندازه توربین های بادی، تعمیر و نگهداری آن ها نیز دشوارتر شده، و در نتیجه توجه محققان به تجزیه و تحلیل ارتعاشات و مهار آن جلب گردیده است. در این تحقیق یک پره توربین بادی با نوعی جاذب غیرخطی به نام چاه غیرخطی انرژی پربازده مدل شده که در آن تعامل بین پره سنگین و بلند، و جاذب تحت تاثیر نیروی جاذبه در صفحه عمودی و همچنین نیروی باد که به دلیل ویژگی وابستگی به ارتفاع به صورت دوره ای تغییر می کند، بررسی شده است. بدین منظور، معادلات حرکت پره متصل به چاه غیرخطی انرژی با استفاده از روش انرژی استخراج شده و به صورت عددی حل شده است. سپس به تحلیل حساسیت پارامترهای موثر در عملکرد چاه غیر خطی انرژی پرداخته شده و برای جاذب بهینه، رفتار سیستم در شرایط دوران پره به تنهایی و دوران پره با وجود جاذب متصل به آن، بررسی شده است.

    کلید واژگان: توربین بادی, پره, ارتعاشات مکانیکی, چاه غیر خطی انرژی}
    Maziyar Daghighi, Ali Rahmani Hanzaki *, Majid Shahgholi, Saeed Bab

    Nowadays, the use of wind as one of the main sources of low carbon and renewable energy is expanding rapidly all around the world. Recently, with the development of wind farms and the consequent increase in the size of wind turbines, their maintenance has become more difficult. Therefore, researchers have deeply focused on the analysis and the control of their vibration. In this study, a wind turbine blade with a type of nonlinear absorber, called highly efficient nonlinear energy sink is analyzed, and the interaction between the heavy and long blade and the nonlinear energy sink (NES), under the influence of gravity in the vertical plane and wind force varying periodically due to height dependence is examined. For this purpose, the equations of motion for the blade connected to the NES are extracted using the energy method and solved numerically. Finally, the sensitivity of the parameters affecting the performance of the NES is analyzed and the performance of the system under rotation of the standalone blade and also the rotation of the blade in the presence of the optimal NES is studied.

    Keywords: Wind Turbine, Blade, Mechanical Vibration, Nonlinear Energy Sink}
  • امیرعلی سیف الدین اصل، سید فرحان موسویان، احمد حاجی نژاد*

    افزایش روز افزون مصرف انرژی های تجدید ناپذیری همچون نفت و گاز و کاهش ذخایر آنان، لزوم توجه به منابع پاک و تجدیدپذیر را بیش از پیش ضروری می سازد. در این شرایط انرژی باد یکی از مطمین ترین گزینه ها برای تولید انرژی الکتریکی شناخته می شود. در این پژوهش با هدف ارزیابی تاثیر تغییر اقلیم های آب و هوایی بر مشخصه های اقتصادی و زیست محیطی توربین های بادی یک مدلسازی عددی در نرم افزار متلب، انجام گردید. جهت ارزیابی تاثیرات پارامتر های مذکور به عنوان یک مطالعه موردی این مدلسازی عددی برای پارامترهای بیان شده در 4 شهر ایران شامل شهرهای رشت، تهران، آبادان و سنندج به عنوان نمایندگان اقلیم های اصلی آب و هوایی کشور ایران مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. بر اساس نتایج دیدگاه اقتصادی که معرف هزینه تراز شده واحد انرژی تولید شده میباشد، شهر آبادان با هزینه تراز شده 1/04 دلار به ازای هر کیلووات ساعت انرژی به عنوان اقتصادی ترین شهر شناخته شد. همچنین جنبه زیست محیطی تحلیل که بر مبنای روش ارزیابی چرخه حیات بوده، با درنظرگیری مقدار کربن دی اکسید تولیدی در طول چرخه عمر سیستم و قیمت گذاری آن بر مبنای سیاست های جریمه ای، شهر رشت را با اقلیم معتدل مرطوب و با مقدار انتشار 156 کیلوگرم کربن دی اکسید در سال و کمترین هزینه جریمه ای (هزینه سالیانه 2/26 دلار) در میان شهر های دیگر مناسب ترین گزینه نشان داد.

    کلید واژگان: تحلیل اقتصادی, روش ارزیابی چرخه حیات, توربین بادی, ارزیابی اثرات زیست محیطی}
    Amirali Saiffodin, Seyed Farhan Moosavian, Ahamad Hajinezhad*

    The increasing consumption of non-renewable energy sources such as oil and gas and reducing their reserves make it more necessary to pay attention to clean and renewable resources. In this situation, wind energy is known as one of the safest options for generating electrical energy. In this study, with the aim of evaluating the impact of climate change on the economic and environmental characteristics of wind turbines, numerical modeling was developed in MATLAB software. In order to evaluate the effects of the mentioned parameters as a case study, this numerical modeling for the parameters expressed in 4 cities of Iran, including Rasht, Tehran, Abadan, and Sanandaj, as the representatives of the main climates of Iran has been analyzed. According to the results of the economic point of view, which represents the Levelized cost of the energy production unit, Abadan was recognized as the most economical case with a   Levelized cost of  1.04 $ per kilowatt-hour of energy. Also, the environmental aspect of the analysis, which is based on the life cycle assessment method, considering the amount of carbon dioxide produced during the system life cycle and its pricing based on penalty policies, Rasht with a mild climate and emissions of 156 kg. Carbon dioxide per year and the lowest fine cost (annual cost $ 2.26) showed the most suitable option among other cities.

    Keywords: Economic Analysis, Life Cycle Assessment Method, Wind Turbine, Environmental Impact Assessment}
  • آزاده احمدی، حسن حاج عبداللهی، محمد شفیعی*
    در این مقاله سیستم هیبریدی خورشیدی-بادی-باتری با درنظرگرفتن 3محرک مختلف شامل موتور دیزل، موتور گازسوز و توربین گازی به وسیله آنالیزهای ساعتی در طول یک سال برای شهر کرمان مدل سازی و بهینه سازی شده است. در این مطالعه از نسبت سوخت برای ارزیابی مصرف سوخت سیستم مورد بررسی نسبت به سیستم های سنتی استفاده شده است. تعداد پنل خورشیدی، تعداد توربین بادی و تعداد باتری و ظرفیت اسمی موتور دیزل، ظرفیت موتور گازسوز و ظرفیت توربین گازی به عنوان متغیرهای طراحی و نسبت سوخت و هزینه سالیانه به عنوان توابع هدف درنظر گرفته شده اند. برای محاسبه مقادیر بهینه متغیرهای طراحی از الگوریتم چندهدفه NSGA-II استفاده شده است. نتایج بهینه سازی نشان دادند که سیستم هیبریدی با محرک دیزل در مقایسه با 2سیستم دیگر در محدوده وسیعی از جبهه پرتو، دارای بیشترین نسبت سوخت و کمترین هزینه است. نسبت سوخت و هزینه سالیانه در نقطه بهینه نهایی برای محرک دیزل 735/0 و 5/185456 ($/year) است. تعداد بهینه پنل خورشیدی، توربین بادی و باتری برای سیستم هیبریدی با محرک دیزل به ترتیب 1266، 19 و 822 است و همچنین ظرفیت نامی بهینه محرک دیزل 163 کیلووات است.
    کلید واژگان: پنل فتوولتائیک, توربین بادی, باتری, محرک اصلی, هزینه سالیانه, نسبت سوخت}
    Azadeh Ahmadi, Hassan Hajabdollahi, Mohammad Shafiey Dehaj *
    In this paper, solar/wind/battery hybrid system for different prime movers including diesel engine, gas engine and gas turbine with hourly analysis during a year is modelled and optimized for Kerman city. Fuel ratio is defined for comparison of system fuel consumption than traditional system. Number of solar panels, wind turbines, batteries as well as nominal capacity of prime movers are considered as design parameters. Fuel ratio and total annual cost (TAC) are selected as two simultaneous objective functions and Fast and Elitism Non Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II) is used to find the optimum value of design parameter. The optimum result showed that hybrid system with diesel engine as prime mover is the optimum system in large zones of Pareto front with lower TAC and higher fuel ratio compared with the other studied prime movers. Fuel ratio and total annual cost in final optimum point for diesel prime mover are obtained 0.735 and 185456.5 ($/year). The optimum number of solar panels, wind turbines and batteries for the diesel-powered hybrid system are determined 1266, 19 and 822, respectively. In addition, nominal power of diesel engine obtained 163 kW.
    Keywords: Photovoltaic panel, Wind turbine, Battery bank, Prime movers, Total annual cost, Fuel ratio}
  • امیرحسین روح اللهی، علیرضا جهانگیریان*، مسعود حیدری سورشجانی

    یکی از راه های افزایش توان توربین بادی محور افقی بدون تغییر در بدنه ی پره ی اصلی توربین، اضافه کردن افزونه ی مناسب به نوک پره است. در این پژوهش، افزونه های مختلفی به نوک یک توربین بادی اضافه شده و اثر هر یک بر توان تولیدی مورد بررسی عددی قرار گرفته است. معادلات جریان پایا برای شبیه سازی جریان حول پره مورد استفاده قرار گرفت و هفت افزونه مختلف برای عملکرد آیرودینامیکی پره طراحی گردید. نتایج بررسی عملکرد افزونه ها نشان می دهد که افزونه های نوک باریک شونده و شارکتیپ کمترین افزایش توان را ایجاد می کنند. بالچه های سطح مکش (به سمت پایین دست جریان) و سطح فشار (به سمت بالادست جریان) بدون زاویه عقبگرد، توان را به ترتیب %23/5 و %6/9 افزایش دادند و مشاهده شد که بالچه ی سطح فشار در مقایسه با بالچه ی سطح مکش عملکرد بهتری دارد. همچنین اضافه کردن زاویه عقبگرد به بالچه ها موجب بهبود عملکرد پره می شود، و بالچه های سطح فشار و مکش با زاویه عقبگرد توان تولیدی را نسبت به پره ی مبنا به ترتیب %87/11 و %25/13 افزایش دادند و افزونه ی بالچه ی سطح فشار با زاویه عقبگرد بهترین عملکرد را در میان همه ی افزونه ها داراست و می تواند بدون تغییر در هندسه ی پایه ی توربین تنها با افزودن یک بالچه 28 سانتی متری به پره با شعاع 553 سانتی متری توربین، توان تولیدی آن را تا %25/13 افزایش دهد.

    کلید واژگان: هندسه ی نوک پره, توربین بادی, دینامیک سیالات عددی, افزایش توان, بالچه توربین بادی}
    Amirhossein Rouhollahi, Alireza Jahangirian *, Masoud Heidari Soreshjani

    A way to increase the generated power of an available wind turbine blade without changing its base shape is to add proper add-on to the blade tip. In this paper, seven tip add-ons are added to the blade tip of the NREL Phase VI wind turbine, and their effect on generated power is studied using computational fluid dynamics. Reynolds averaged Navier-Stokes equations are used with k-ω SST turbulence model to simulate the flow over the blade. Results show that the tapered tip add-on does not have a notable effect on generated power, while the shark-tip add-on increases the output power by about 4%, which is a minor increase comparing to the other add-ons. The suction surface and pressure surface winglets (without sweepback) increase the power generated by 5.23% and 9.6% respectively, which shows the superiority of pressure surface winglet over suction counterpart. Afterwards, sweepback is added to winglets, showing 11.87% and 13.25% power increase for suction surface and pressure surface winglets respectively, which shows the positive effect of sweepback angle in generated power increase. This is obtained by only a 28 cm add-on to the base blade with a radius of 553 cm.

    Keywords: Blade Tip Geometry, Computational Fluid Dynamics, Wind Turbine, NREL Phase VI Blade}
  • آراز نادی، نگار نباتیان*، پویان هاشمی طاری، شیوا عسگری مارنانی

    توربین های بادی رایج، برای تولید توان بالا نیاز به پره هایی با طول بسیار زیاد دارند. این مسئله مشکلاتی از قبیل نحوه ساخت پره های عظیم، افزایش هزینه ساخت و حمل و نقل آن را ایجاد می کند. برای بهبود این شرایط، توربین های بادی چند روتور پیشنهاد شده اند. در حالیکه عملکرد توربین های چندروتور پیش تر توسط پژوهشگران مورد مطالعه قرار گرفته، رفتار جریان در ناحیه دنباله آن که در طراحی چیدمان مزارع بادی حایز اهمیت می باشد، کمتر مورد توجه بوده است. لذا تمرکز پژوهش پیش رو بر روی این بخش است. بدین منظور جریان سیال توربین بادی سه روتور با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی مدل سازی شده است. شبیه سازی عددی برای یک توربین تک روتور و توربین سه روتور با زاویه 180 درجه نسبت به هم انجام شده و جهت اعتبار سنجی، نتایج به دست آمده حاصل از شبیه سازی توربین تک روتور با نتایج تجربی مقایسه شد. نتایج عددی توربین تک روتور نشان می دهد که مدل ویکی ینسن- گوسیان می تواند در پیش بینی دنباله توربین تک روتور عملکرد بهتری داشته باشد. با مقایسه نتایج به دست آمده از شبیه سازی توربین بادی سه روتور و نتایج حاصل از مدل های ویکی برای توربین معادل، مشخص می شود که به دلیل برهم کنش جریان های دنباله ای در پشت توربین سه روتور، اتلاف انرژی جنبشی سریع تر اتفاق افتاده و سرعت در پشت توربین سریع تر از توربین بادی تک روتور معادل بازیابی می شود. همین امر اهمیت بسزایی در طراحی بهینه مزارع بادی دارد، چرا که توربین ها می توانند در فاصله کمتری تقریبا 4 برابر قطر معادل توربین تک روتور نسبت به یکدیگر قرار گیرند.

    کلید واژگان: توربین بادی, توربین بادی چند روتور, جریان دنباله, مدل دنباله دور}
    Araz Nadi, Negar Nabatian*, Pouyan Hashemi Tari, Shiva Asgari Marnani

    New generation of wind turbines, in comparison to the old versions, have been designed with colossal blades to produce larger amount of power output. However, this has led into some unpredictable challenges including their construction procedure and expenses and particularly blades’ transportation. To overcome these issues, multi-rotor wind turbines have been suggested. Aerodynamic performances of such turbines have been previously assessed by other investigators. However, the wake characteristics of these turbines have been less studied. The focus of the present research is on the assessment of these characteristics, which are crucial in the process of any wind farm design. For this purpose, wake flow of a small three-rotor wind turbine is numerically simulated using computational fluid dynamics. A numerical simulation has been conducted for a single-rotor wind turbine and three-rotor small horizontal axis wind turbine with the angle of 180⸰ arrangement. The results of single rotor wind turbine indicated that far downstream wake extended up to 8D, with Jensen-Gaussian model can be better predicted. The comparison between three bladed wind turbine and the results of wake models for the equivalent turbine showed that because of wake interactions in the downstream of the rotor, the loss of turbulent kinetic energy and recovery of the stream speed will be faster. As a result, in the wind farms, the turbines in closer distances around 4D of the equivalent signle-rotor wind turbine can be installed.

    Keywords: Wind Turbine, Multi-rotor Wind Turbine, Wake Flow, Far Wake Model}
  • فائزه یوسفوند، سجاد یوسفوند، مرضیه لطفی*، محمد فیروززاده

    در این مقاله طراحی یک نیروگاه مقیاس کوچک خورشیدی - بادی به همراه ذخیره ساز باتری جدا از شبکه سراسری برق برای منطقه ای دور از شبکه سراسری برق در حومه شهرستان اهواز با هدف حداقل سازی هزینه های اجرای طرح انجام شده است. برای دستیابی به این هدف، از نرم افزار Homer استفاده شده است. میزان بار مصرفی، شدت تابش خورشید و سرعت باد در منطقه با استفاده از این نرم افزار و با توجه به مختصات جغرافیایی منطقه موردنظر به دست آمده است. سپس انتخاب اندازه منابع انرژی تولید پراکنده در نیروگاه، برای این منطقه به صورت یک مسیله بهینه سازی و با در نظر گرفتن قیود قابلیت اطمینان سیستم تعریف شد. برای حل مسیله بهینه سازی نیز، الگوریتم ازدحام ذرات (PSO) مورداستفاده قرار گرفت. نتایج شبیه سازی حاکی از آن است که در طرح ارایه شده، تقریبا 45% از هزینه کلی سیستم صرف خرید، نگهداری و تعویض باتری می شود درحالی که سهم منابع خورشیدی و بادی از هزینه کل، به ترتیب حدود 15% و 20% می باشد. هزینه مبدل ها و زمین نیز تقریبا 5% و 15% را به خود اختصاص می دهند.

    کلید واژگان: طراحی نیروگاه مقیاس کوچک, فتوولتائیک, توربین بادی, باتری, کاهش هزینه}
    Faezeh Yousefvand, Sajjad Yousefvand, Marzyeh Lotfi*, Mohammad Firoozzadeh

    In this paper, a designate of a small scale solar-wind power plant, integrated with battery storage was performed in order to supply the energy demand of a suburb region of Ahvaz, Iran. The aim of this work was to minimize the expenses by help of Homer software with consideration of the amount of the consumed electricity, solar irradiation and wind velocity for the considered region. To optimize the system, Particle Swarm Optimization (PSO) method was used. The simulation results indicates that in the proposed plan, almost 45% of the costs are spent for purchasing, maintaining and replacing the batteries, while, the portion of solar and wind equipment are 15% and 20%, respectively.

    Keywords: Small scale power plant, Photovoltaic, Wind turbine, Battery}
  • مهسا اصغری، سعید کریمیان علی آبادی*، میریوسف هاشمی

    در این پژوهش ابتدا حل عددی جریان حول ایرفویل دارای عملگر مکش با هدف بهبود عملکرد آیرودینامیکی انجام شده و سپس نتایج حل دوبعدی با استفاده از کیوبلید به توربین باد 5 مگاواتی تعمیم داده شده است. شبیه سازی جریان حول ایرفویل در حالت وجود مکش و فاقد مکش، با مدل گذار 4 معادله یی با ضرایب تصحیح شده، انجام و محل بهینه عملگر مکشی تعیین شده است. برای مطالعه و شبیه سازی توربین، نتایج حل عددی مقطع نمونه تحت کنترل جریان، در طیف زوایای حمله و طیف سرعت به عنوان داده ورودی کد سه بعدی استفاده شده است.در کد کیوبلید تصحیح اثرات سه بعدی در قالب الگوریتم تکانه ی المان پره انجام می شود. میزان ارتقای پارامترهای ضریب توان و پیشران برحسب نسبت سرعت نوک پره ارزیابی شده که نتایج نشان می دهد به کارگیری مکش حتی در بخش اندکی از پره سبب افزایش توان خروجی به ویژه در سرعت نوک پره پایین می شود. مکش واقع در 33٫5 درصد وتر سبب افزایش میانگین ضریب توان به میزان 4٫1 درصد می شود.

    کلید واژگان: کنترل جریان, عملگر مکش, توربین بادی, ضریب توان, ضرایب آیرودینامیک}
    M. Asghari, S. Karimian Aliabadi *, M. Y. Hashemi

    In the present work, the numerical investigation of a wind turbine airfoil with suction flow control is initially performed to find the relative improvement in its erodynamic efficiency. Consequently the study of turbine performance is accomplished using 2D simulation results as extending the flow control to wind turbine blades. The latter is incorporated via definition of new input data file in Q-blade code including complete set of section aerodynamic coefficients for both with and without suction control against variety of angles of attack and velocities. The benchmark turbine in this study is NREL 5 MW. It is shown that using suction in 1/3 of chord length would lead in better enhancement. Simulation of the airflow with and without suction control has been presented in three different locations in the chord-wise direction (26%C, 33.5%C and 50%C) and for several intensities or suction speed ratios (0.022, 0.045, 0.11, and 0.155). The turbulence model is transitional 4-equation SST model. The aerodynamic improvement in section is dominant and this method could tolerate stall behavior. Wind turbine power and thrust coefficients were analyzed via Q-blade versus tip speed ratio and flow control parameter. The range of tip speed ratio studied here is 3.5 to 15. The results depicted that applying suction in certain part of the blades could increase output power at low tip speed ratio. Applying suction at 33.5% of chord length improves the average power coefficient by 4.1%.

    Keywords: flow control, Suction Actuator, Wind Turbine, Power Coefficient, aerodynamic coefficients}
  • وحید مصطفوی*، مهدی سلیمانی، مهدی بقایی
    یکی از دغدغه های اساسی در فن آوری های انرژی تجدید پذیر مانند توربین بادی، هزینه های اقتصادی و صرفه جویی در هزینه های مرتبط با ساخت آن است. کاهش ارتعاشات سازه توربین بادی می تواند خستگی مکانیکی سازه ناشی از بارهای باد را کاهش داده و منجر به کاهش مواد مصرفی و هزینه شود. علاوه بر این اگر نیروی برشی و ممان خمشی در پایه سازه توربین کاهش یابد، می توان از فونداسیون با ابعاد کوچکتر و مصالح کمتر استفاده کرد. همه این عوامل تاثیر مثبت در کاهشی هزینه یک توربین بادی دارد. در این مطالعه یک ژیروسکوپ پایدارساز جهت کاهش ارتعاشات ناشی از باد در یک توربین 5 مگاواتی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار مدل معتبر فست مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر این از دو نسخه ژیروسکوپ استفاده شده است در حالت اول ژیروسکوپ بصورت غیرفعال نقش پایدار ساز داشته و در حالت دوم به عنوان عملگر فعال عمل می کند. همچنین یک کنترل کننده PID جهت کنترل سیستم فعال طراحی شده است. تاثیر عملگر ژیروسکوپ بر ارتعاشات، نیروی برشی و ممان خمشی ناشی از بارهای باد از طریق شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفته است و نشان داده شده است که سیستم پیشنهادی در حالت فعال توانایی کاهش میزان ارتعاشات، نیروی برشی و ممان خمشی پایه توربین را در حدود 32 درصد و در حالت غیرفعال در حدود 14 درصد داراست.
    کلید واژگان: توربین بادی, ژیروسکوپ, کنترل کننده فعال, کنترل ارتعاش و نیروی برشی, گشتاور پایه}
    V. Mostafavi *, M. Soleymani, M. Baghaee
    One of the main concerns in renewable energy technologies, such as wind turbines, is the economic cost and cost savings associated with its construction. Reducing the vibrations of a turbine structure can attenuate the fatigue damage caused by wind loads led to reduction in material consumption and cost. Besides, if the force and flexural moment at the base of the structure is reduced, a smaller foundation can be used to install the wind turbine. All of these factors have a positive impact on lowering the cost of a wind turbine. In this study, application of gyroscopic stabilization to decrease the wind-induced vibrations in 5 mega Watt wind turbine is studied. A valid FAST model is employed for this purpose. Moreover, two versions of the gyroscopic actuator including a passive stabilizer and an active gyroscopic actuator has been proposed. Furthermore, a PID controller has been designed to control the active system. The effect of gyroscope actuator on vibration, shear force and bending moment caused by wind loads is studied via extensive simulations. It was shown that the proposed system can reduce the decease the tip vibration, base shear and base moment by 32 percent in active mode and 14 percent in passive mode. As a result enclosing circle of foundation reduces 5 meter.
    Keywords: Wind turbine, Gyroscope, Active Controller. Vibration Control & Shear force, bending moment}
  • محمدعلی قیدی شهران، پویان هاشمی طاری، محمد مجدم*

    امروزه با گسترده شدن بهره گیری از توربین های باد، بررسی رفتار توربین در شرایط واقعی جریان بالادست که دارای ماهیت نوسانی و یا ناپایاست، از اهمیت زیادی برخوردار است. شناسایی مشخصه های ایرفویل های مورد استفاده در پره های توربین های بادی، می تواند عملکرد واقعی توربین را با دقت قابل قبولی پیش بینی نماید. در این پژوهش، ایرفویل ناکا 4412 مورد مطالعه قرارگرفته و مشخصه های عملکردی آن در جریان مادون صوت در زوایای حمله و اعداد رینولدز مختلف استخراج شده است. بدین منظور از دینامیک سیالات محاسباتی جهت بررسی مشخصه های استاتیکی ایرفویل در حالت پایا و حالت ناپایابرای شرایط نوسانی و با استفاده از مدل های توربولانسی اسپالارت آلماراس و K-ω بهره برده شده است. نتایج حل عددی انطباق قابل قبولی را با نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد. عملکرد ایرفویل برای حالت جریان باد متغیر با زمان، بررسی و تاثیر عدد رینولدز و تغییرات دامنه کاهیده انجام گردید. نتایج نشان می دهد، با افزایش مقدار پارامتر دامنه کاهیده، ضریب برآ افزایش پیدا می کند، اما ضریب پسا بخصوص در زوایای حمله پایین، تغییر چندانی ندارد.

    کلید واژگان: توربین بادی, ایرفویل ناکا 4412, ضرایب آیرودینامیکی, دامنه کاهیده, ورودی نوسانی}
    MohammadAli Gheidi Shahran, Pooyan Hashemi Tari, Mohammad Mojaddam *

    Nowadays, as the wind turbines become widespread, it is important to study the turbine behavior in real conditions which may be oscillatory or unsteady. Identifying the characteristics of airfoils used in HAWT blades in different operating conditions can predict the turbine’s aerodynamic performance with acceptable accuracy. In this research, NACA 4412 airfoil has been studied and its performance characteristics such as lift coefficients drag coefficient, surface pressure distributions in subsonic flow field at different angles of attack and Reynolds numbers have been investigated. For this purpose, RANS & URANS governing equations are employed for analysis of static & oscillating conditions respectively using two different turbulence models (Spallart- Almaras and "K-ω" ) have been used. Numerical solution results show acceptable agreement with experimental results. Furthermore, the aerodynamic characteristics with oscillating flow field and the effect of Reynolds number and reduced domain variation has been investigated. The results show that as the value of the reduced domain parameter increases, the lift coefficient increases, but drag coefficient, especially at low angles of attack, does not change significantly.

    Keywords: wind Turbine, NACA4412 airfoil, Aerodynamic coefficients, Reduced domain, Oscillating inlet stream}
  • مسعود گلشن زاده، احسان الله عصاره*

    در پژوهش حاضر به بررسی یک سیستم تولید انرژی با استفاده از دو نوع انرژی تجدپذیر خورشیدی و بادی با شرایط اقلیمی و نزدیک به مناطقی با پتانسیل بالا برای سیستم مورد بررسی، دارای شرایط مناسب از نظر سرعت باد و تابش خورشیدی به عنوان منابع تامین انرژی، اقدام کردیم. برای استفاده از حرارت حاصل از سیستم خورشیدی با کلکتور سهموی - خطی یک سیکل بخار طراحی شده که حرارت از طریق اواپراتور به آن منتقل شده و توسط توربین بخار انرژی الکتریکی تولید می کند. از حرارت باقی مانده بعد از اواپراتور برای ژنراتور یک سیستم تبرید جذبی تک اثره برای تولید بار سرمایی استفاده شد. اجزا اصلی سیستم متشکل از یک سیکل ارگانیک رانکین، سیکل رانکین بخار، ترموالکتریک، سیستم تبرید جذبی، اسمز معکوس، توربین بادی و یک کلکتور خورشیدی سهموی- خطی است. برای مدلسازی سیستم و به دست آوردن نتایج ترمودینامیکی از نرم افزار EES به عنوان یک ابزار مهندسی بهره برده شده است. نتایج پژوهش نشان داد که با توجه به افزایش شدت تابش خورشید ی و انرژی بادی بر روی میزان اگزرژی کل ، کار خروجی تولید آب شیرین سیستم تولید چند گانه موثر بوده و باعث افزایش خروجی های سیستم می گردد. طبق نتایج انرژی خورشیدی با دریافت کننده مرکزی بیشترین میزان تلفات اگزرژی دارد. همچنین نتایج تلفات اگزرژی نشان داد سیستم خورشیدی با 60 درصد و توربین بادی با 17 درصد بیشترین میزان تلفات اگزرژی را در اجزا سیستم دارا می باشند.

    کلید واژگان: سیستم خورشیدی, سیکل بخار, سیکل تبرید جذبی, آب شیرین کن اسمز معکوس, توربین بادی}
    Masoud Golshanzadeh, Ehsanollah Assareh*

    In the present study, an energy production system using two types of renewable solar and wind energy with climatic conditions and close to areas with high potential for the system under study, with suitable conditions in terms of wind speed and solar radiation as energy sources, We act. To use the heat from the solar system with a parabolic-linear collector, a steam cycle is designed to which heat is transferred through an evaporator and generated electrical energy by a steam turbine. The heat remaining after the evaporator was used to generate a single-effect absorption refrigeration system to generate a cooling load. The main components of the system consist of an organic Rankine cycle, steam Rankine cycle, thermoelectric, absorption refrigeration system, reverse osmosis, wind turbine and a parabolic-linear solar collector. EES software has been used as an engineering tool to model the system and obtain thermodynamic results. The results showed that due to the increase in solar radiation intensity and wind energy on the total exergy, the freshwater production output of the multiple production system is effective and increases the system output. According to the results, solar energy with the central receiver has the highest amount of exergy destruction. Also, the results of exergy degradation showed that the solar system with 60% and wind turbine with 17% have the highest amount of exergy degradation in the system components.

    Keywords: solar system, parabolic trough collector, steam cycle, absorption refrigeration cycle, desalination cycle, desalination, wind turbine}
  • غلامحسین ملکی، سیاوش طباطبائیان، محمدرضا سلطانی*، علیرضا داوری

    در مطالعه حاضر، پروفیل سرعت لحظه ای در پشت یک ایرفویل به صورت تجربی در دو عدد رینولدز متفاوت اندازه گیری شده است. داده های حاصل از این اندازه گیری برای مطالعه پروفیل دنباله و ضریب نیروی پسای ایرفویل در شرایط گوناگون استفاده می شود. در روش های مرسوم و متداول برای محاسبه ضریب نیروی پسای ایرفویل از طریق اندازه گیری سرعت در پشت ایرفویل، از ترم های سرعت اغتشاشی معادله مومنتوم صرفه نظر می شود. اگرچه، در زوایای حمله متوسط به بالا که جریان مغشوش می شود و جدایش هم اتفاق می افتد، ماهیت جریان سه بعدی می شود و نادیده گرفتن ترم های اغتشاشی سرعت (در سه بعد) در محاسبه ضریب پسای ایرفویل ممکن است منجر به کسب داده های اشتباه شود. در مطالعه حاضر به منظور افزایش دقت محاسبه تجربی ضریب پسای ایرفویل برای محدوده زوایای حمله متوسط به بالا، ترم های سرعت اغتشاشی در محاسبه ضریب پسای ایرفویل لحاظ می شود و این امر منجر به برقراری همخوانی مطلوب بین نتایج عددی و تجربی می شود، در حالی که برای محدوده زوایای حمله اندک، به منظور افزایش دقت محاسبه تجربی ضریب پسا و ایجاد یک تطابق مطلوب بین نتایج عددی و تجربی، می توان از اثرات ترم های سرعت اغتشاشی در محاسبه تجربی ضریب پسای ایرفویل صرفه نظر کرد.

    کلید واژگان: توربین بادی, ناحیه دنباله, ضریب پسا, عدد رینولدز, ریک فشار, ترم های سرعت اغتشاشی}
    Gh. Maleki, S. Tabatabaeian, M.R. Soltani*, A. Davari

    In the present study, the instantaneous velocity profile behind an airfoil at two different Reynolds numbers has been measured experimentally. Data are used to study the wake profile and the corresponding drag coefficient force of the airfoil in different conditions. In the conventional and common methods for calculation of the drag force coefficient through the velocity measurement behind an airfoil, turbulence velocity terms of the momentum equation are ignored. However at moderate to high angles of attack where the flow becomes turbulent and separation occurs, the nature of the flow becomes three dimensional and disregarding the components of the fluctuation of velocity (in three dimensions) in calculation of the drag coefficient of airfoil may result in erroneous information. In the present study, in order to increase the accuracy of the experimental drag coefficient of the airfoil for moderate to high angles of attack, turbulence velocity terms in experimental drag coefficient calculation are considered and this causes an acceptable compatibility between experimental and numerical results whereas for low angles of attack, disregarding the effects of turbulence velocity terms in experimental drag coefficient calculation will improve the accuracy of the experimental drag coefficient and a desired compatibility between experimental and numerical data will be established.

    Keywords: Wind Turbine, Wake Region, Drag Coefficient, Reynolds Number, Pressure Rake, Turbulence Velocity Terms}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال