جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "مزرعه باد" در نشریات گروه "مکانیک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «مزرعه باد» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
در پژوهش حاضر به آنالیز یک سیستم تجدید پذیر مبتنی بر انرژی بادی، خورشیدی و زمین گرمایی با ترکیبی هدفمند از واحدهای پیل سوختی، پمپ حرارتی، الکترولایزر غشای تبادل پروتون، توربین بخار و اسمز معکوس پرداخته شد. مدل سازی و شبیه سازی گذرا سیستم پیشنهادی با استفاده از نرم افزار TRNSYS انجام می شود. این سیستم برای تامین نیازهای یک مجتمع مسکونی 80 واحد مسکونی و 320 نفر به انرژی الکتریکی، سرمایش و گرمایش طراحی و بررسی شد. یک بررسی موردی جهت امکان سنجی راه اندازی سیستم پیشنهادی در شهر ساحلی بندرانزلی در کشور ایران انجام شد. بهینه سازی عملکرد سیستم با تعیین دو تابع هدف توان تولیدی و هزینه چرخه عمر سیستم با روش سطح پاسخ و نرم افزار دیزاین اکسپرت انجام شد. پنج پارامتر تاثیرگذار بر روی عملکرد سیستم شامل تعداد توربین بادی، تعداد پنل خورشیدی، ظرفیت پیل سوختی، ظرفیت توربین بخار و ظرفیت الکترولایزر غشای تبادل پروتون به عنوان متغیرهای بهینه سازی انتخاب شدند. سیستم در بهینه ترین حالت خود می تواند به توان تولیدی 3036105.022 کیلووات ساعت و هزینه چرخه عمر 781944.254 دلاری برسد. نتایج زیست محیطی نشان داد که با راه اندازی سیستم در حالت بهینه و در شهر بندرانزلی و تولید برق به میزان 3036.1 مگاوات سالیانه می توان به گسترش 3 هکتاری فضای سبز در سال کمک کرد و به کاهش انتشار کربن دی اکسید به میزان 619.36 تن کربن دی اکسید با هزینه 14864.74 دلار کمک کرد.
کلید واژگان: مزرعه بادی, مزرعه خورشیدی, زمین گرمایی, پیل سوختی, پمپ حرارتی, بهینه سازی چندهدفه, TRNSYSIn the current research, a renewable system based on wind, solar, and geothermal energy was analyzed with a targeted combination of fuel cell units, heat pump, proton exchange membrane electrolyzer, steam turbine and reverse osmosis. Transient modeling and simulation of the proposed system was done using TRNSYS software. This system was designed and evaluated to meet the needs of a residential complex with 80 residential units and 320 people for electrical energy, cooling, and heating. A case study was conducted for the feasibility of setting up the proposed system in the coastal city of Bandar Anzali in Iran. Optimization of system performance was done by determining two objective functions of production power and system life cycle cost with response surface method and Design Expert software. Five parameters affecting the system performance including the number of wind turbines, number of solar panels, fuel cell capacity, steam turbine capacity, and proton exchange membrane electrolyzer capacity were selected as optimization variables. In its most optimal state, the system can reach a production power of 3036105.022 kWh and a life cycle cost of 781944.254 $. The environmental results showed that by setting up the system in an optimal mode in Bandar Anzali city and producing electricity at the rate of 3036.1 MW per year, it is possible to help expand 3 hectares of green space per year. It also helped reduce carbon dioxide emissions by 619.36 tons of CO2 at a cost of 14,864.74 $.
Keywords: Wind farm, Solar farm, Geothermal, Fuel cell, Heat pump, Multi objective optimization, TRNSYS -
در این مقاله ابتدا هندسه کامل توربین باد وستاس ایجاد گردیده و یک شبکه بی سازمان در اطراف پره های آن تولید شده است. با در نظر گرفتن توربین باد منفرد در ناحیه محاسباتی مفروض و سرعت ورودی m/s6/7، پروفیل های سرعت در پایین دست جریان استخراج شده و مشخص شد که بیشترین کاهش سرعت باد در عبور از توربین در ارتفاعی تقریبا برابر با ارتفاع پایه توربین اتفاق افتاده است. همچنین بهبود سرعت در فاصله ی 2 تا 6 برابر قطر روتور به مراتب از فاصله ی 10 تا 20 برابر قطر روتور بیشتر است، این کاهش سرعت با رسیدن به فاصله ی 10 برابر قطر روتور در پشت توربین 50% بهبود یافته و در فاصله ی 20 برابر قطر روتور همچنان قابل مشاهده است. مشخص شده است که تاثیر دنباله بر توربین های کناردست حداکثر به اندازه قطر روتور می باشد. نتایج نشان می دهد در نهایت با توجه به پروفیل سرعت و بازده بدست آمده از مزرعه بادی مفروض می توان به این نتیجه رسید که فاصله ی مطلوب برای جانشینی توربین های دیگر، 5 برابر قطر روتور در پایین دست و 1/5 برابر قطر روتور از طرفین است.کلید واژگان: توربین باد, مزرعه بادی, دینامیک سیالات محاسباتی, مدل سازی, وستاسIn this paper, first the complete geometry of the Vestas wind turbine has been created, and an unstructured mesh around the blades is produced. Velocity profiles have been extracted by assuming a single wind turbine in the assumed computational area and inlet velocity of 6.7 m/s, and it was found that the maximum reduction in velocity has occurred at the nacelle height approximately. Also, velocity recovery at a distance of 2 to 6 times of rotor’s diameter (2D to 6D) is far greater than the distance of 10 to 20 times of the rotor’s diameter (10D to 20D). The velocity reduction has been recovered in 10D downstream of a wind turbine up to 50% and still exists in 20D downstream. It was shown that the wake effect occurs at a maximum distance of 1D besides the turbine. According to the results, the efficiency of the wind farm is 62.0263% if the distance between the turbines is 5D and the input speed to the computational area is 10 m/s. The calculated velocity profile and efficiency obtained from the assumed wind farm come to the conclusion that the optimal distance for placement of wind turbines is 5D downstream and 1.5D lateral.Keywords: wind Turbine, Wind farm, Computational fluid dynamics, Modeling, Vestas
-
امروزه با توجه به کاهش سوخت های فسیلی و اعمال مدیریت در بهره برداری از آن ها، استفاده از انرژی باد به عنوان یکی از کاراترین منابع انرژی تجدیدپذیر در حال افزایش است و در سال های گذشته، طراحی، ساخت و بهینه سازی مزارع باد، که شامل مجموعه ای از توربین ها در یک مزرعه وسیع می باشند، توسعه بیشتری یافته است. در این مقاله به جانمایی توربین ها در مزرعه باد پرداخته شده و تاثیر موقعیت آن ها بر توان خروجی کل مجموعه مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور، زمینی مربعی شکل در نظر گرفته شده است و با داشتن اطلاعات مربوط به چگونگی وزش باد و سرعت آن در هرجهت براساس تابع توزیع ویبول، محل بهینه قرارگیری توربین های باد در مزرعه با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی استخراج خواهد شد. هدف اصلی پژوهش، افزایش مجموع توان دریافتی از توربین های مزرعه باد، براساس تغییر در موقعیت توربین ها می باشد. این مساله بهینه سازی با قیودی همچون حداکثر تعداد توربین ها در یک مزرعه، حداقل فاصله بین توربین های مزرعه و ابعاد کلی مزرعه همراه خواهد بود. برای حل این مساله بهینه سازی، از دو روش الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ازدحام ذرات استفاده شده و نتایج با هم مقایسه شده اند. بررسی نتایج این پژوهش نشان می دهد توان دریافتی از کل توربین های جایابی شده در مزعه باد، نسبت به کارهای قبلی افزایش یافته است.
کلید واژگان: مزرعه باد, بهینه سازی, جانمایی توربین, الگوریتم ژنتیک, الگوریتم ازدحام ذراتNowadays, with regard to the reduction of fossil fuels and the management of their use, wind power is now rising as one of the most efficient renewable energy sources. Moreover, wind farms, which include sets of turbines in a vast farm, have become more developed and their designs and optimizations have risen recently. In this paper, the wind turbines are located in the wind farm and the effects of their positions and arrangements on the production power of the whole system are investigated. For this purpose, a square farm is considered and, having information on how the winds and wind speeds in each case (based on the Weibull distribution function), will extract the optimum location of wind turbines in the farm using optimization algorithms. The main goal of this research is to increase the total amount of power extracted from the wind farm based on the changes in the locations and arrangements of the turbines. This optimization problem is subjected to some constraints, such as the maximum number of turbines in the farm, the minimum distance between turbines and the overall size of the farm. To solve this optimization problem, the GA and PSO algorithms are used and the results of these methods are compared. The results of this study indicate that the power produced from all the turbines located in the wind farm has increased compared to previous works.
Keywords: Wind farm, optimization, Turbine, GA, PSO -
با گسترش انرژی بادی در جهان مساحت مزارع بادی برای تولید توان بیشتر به صورت چشمگیری در حال افزایش است. مساله مهم در مزارع بادی بزرگ، افزایش توان و بازده است. با افزایش توربین های بادی در قالب مزارع بادی بزرگ، بازده این نوع مزارع بادی به دلیل اندرکنش پیچیده بین توربین ها با خودشان و با لایه مرزی جوی کاهش می یابد. زمانی که طول مزارع بادی یک مرتبه از ارتفاع لایه مرزی جوی بیشتر باشد جریان به حالت کاملا توسعه یافته سوق پیدا می کند. چون طول مزرعه باد نسبت به ضخامت لایه مرزی اتمسفری، بسیار بزرگتر است، مزرعه باد در راستای جریان نامحدود فرض شده و از تغییرات در راستای جریان صرف نظر شده است. در مزارع بادی بزرگ که در داخل لایه مرزی کاملا توسعه یافته قرار می گیرند، انرژی جنبشی جذب شده توسط توربین های بادی به وسیله انتقال انرژی به صورت عمودی از لایه های بالای مزرعه باد به داخل آن تامین می شود. زبری سطح از عوامل مهمی است که تاثیر بسیار زیادی روی این پدیده می گذارد. در این پژوهش به بررسی اثر زبری سطح زمین روی بازده مزارع بادی بزرگ واقع در لایه مرزی جوی پرداخته شده است. برای این منظور از روش شبیه سازی گردابه های بزرگ برای حل معادلات جریان توربولانس بهره گرفته شده است. در این مقاله توربین های بادی با استفاده از روش دیسک محرک مدل سازی شده است. برای اعمال تاثیر زبری های متفاوت از توابع دیوار لگاریتمی روی دیواره ناحیه شبیه سازی استفاده شده است. نتایج این شبیه سازی نشان می دهد که با افزایش میزان زبری سطح توان مزرعه باد به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.کلید واژگان: مزرعه باد, زبری سطح, دیسک محرک, لایه مرزی جویWith the recognition of wind energy in the world, wind farms are expected to become more extended and cover increasingly larger surface areas. The most important issue in large wind farms is increasing power and efficiency. When wind turbines are deployed in large arrays, their efficiency decreases due to complex interactions among themselves and with the atmospheric boundary layer (ABL). When the length of the wind farms exceeds the height of the ABL by over an order of magnitude, a “fully developed” flow regime can be established. Since the length of the farm is larger than the atmospheric boundary layer thickness, changes in the streamwise direction can be neglected and the relevant exchanges occur in the vertical direction. In the wind farms established in the fully developed atmospheric boundary layer, the kinetic energy extracted by the wind turbines is transported into the wind-turbine region by vertical fluxes associated with turbulence. Surface roughness is one of the most important factors affecting this phenomenon. In this research, the effect of surface roughness on the efficiency of the large wind farm in the ABL by large eddy simulation is investigated. For this purpose, the large eddy simulation (LES) is applied to solve the turbulence flow equations. In this article wind turbines are modeled using the classical drag disk. The various surface roughnesses are modeled by logarithmic wall functions applied to the bottom of the domain. The results show that the efficiency and power of the wind farm are decreased by increase of surface roughness.Keywords: Wind Farm, Actuator Disk, Surface Roughness, Atmospheric Boundary Layer
-
توان باد یک پارامتر مهم برای برآورد پتانسیل یک مزرعه باد است و از آن برای مقایسه سایت های مختلف استفاده می شود. در این پژوهش برآورد توان انرژی باد در چهار منطقه مختلف ایران بررسی شده است. برای این منظور از اطلاعات باد شهرهای مایان، بردسیر ، مورچه خورت و خاش که با فرکانس زمانی 10 دقیقه ای در مدت یک سال ثبت شده اند استفاده شده است. از روش های جبری و گرافیکی برای تخمین ثوابت وایبول استفاده شد که از آن های در تعیین توان باد در مناطق انتخاب شده، استفاده شده است. تابع وایبول استفاده شده در این پژوهش تابع دو متغیره است. پس از تعیین ثوابت وایبول به تعیین توان انرژی باد در این مناطق پرداخته شد. برای تخمین توان تولیدی از شش نوع توربین با توان و ارتفاع هاب متفاوت استفاده شد. نتایج نشان داد که در مناطق بررسی شده با نسب توربین های بادی با توان های متغیر که نیاز به سرعت پایین باد برای راه اندازی دارند می توان به تولید توان پرداخت که از بین مناطق انتخابی ایستگاه مایان مستعدترین نقطه برای نصب و راه اندازی مزرعه بادی است.کلید واژگان: توان انرژی باد, تولید الکتریسیته, توربین, مزرعه بادیWind power is an important parameter for estimating the potential of a wind farm; it is used to compare different sites. In this study, wind power estimation under four different regions of Iran was investigated. For this purpose, the wind data of the Mayan, Bardsir, Morche Khort and Khash have been recorded at a time interval of 10 minutes per year. The algebraic and graphical methods were used to estimate the constants of the Weibull function, which were used to determine the wind power in the selected regions. The Weibull function used in this study is a twovariable function. After determining the Weibull constants, the wind power was determined. Six types of turbines with different powers and heights were used to estimate the power output. The results showed that in the selected cities, using wind turbines with variable power, which were required low wind speeds to start, could be producing electricity. The Mayan station is the most desirable space to install the wind farm.Keywords: Wind power, Electricity production, Turbine, Wind farm
-
در این پژوهش، روش دیسک عملگر دوبعدی به صورت تقارن محوری با دقت قابل قبول و هزینه محاسباتی کم برای مطالعه جریان حول روتور توربین باد محور افقی و دنباله ی آن توسعه داده شده است. با استفاده از قابلیت UDF نرم افزار Fluent، کدی به زبان C برای اعمال ممنتوم مجازی به سیال نوشته شده و معادلات ناویر-استوکس با اضافه شدن عبارت نیروی حجمی به عنوان جمله چاه حل می شوند. اعتبارسنجی روش با داده های توربین باد مبنای 5MW NREL انجام شده و اثر متقابل دو توربین پشت سرهم در مزرعه بادی، روی عملکرد آیرودینامیکی یکدیگر بررسی شده است. نتایج نشان می دهد، حضور توربین بالادست موجب کاهش توان و تراست روتور پایین دست تا فاصله سه برابر قطر روتور، به ترتیب تا حدود %88 و %57 می شود. با افزایش فاصله ی توربین پایین دست از توربین بالادست تا حدود 170 برابر قطر روتور، توان و تراست شروع به بازیابی به سمت مقادیر توربین بالادست می کنند. نتایج توزیع توان در راستای شعاع پره نیز نشان می دهد برای روتور پایین دست در فواصل نزدیک به روتور بالادست، بخش میانی پره سهم بیشتری در تولید توان دارد. علاوه براین، اثر روتور پایین دست روی عملکرد توربین بالادست به ترتیب تا حدود 1. 5 و 0. 7 درصد کاهش توان و تراست است و با افزایش فاصله، این اثر ازبین می رود.کلید واژگان: توربین باد محور افقی, دیسک عملگر, مزرعه بادی, گردابه, دینامیک سیالات محاسباتیIn this paper, the axisymmetric actuator disk method (2D) with acceptable accuracy and low computational cost based on computational fluid dynamics have been adopted to study the flow behavior around the horizontal wind turbine rotor and the wake. For this sake, a C code is developed as a self-developed user-defined function (UDF) in commercial software package ANSYS FLUENT. The rotor is modeled as a virtual disc and its effect is added to the Navier-Stokes equations as a sink term. The results obtained for the 5 MW NREL wind turbine in this study show the appropriate accuracy and speed-up. The interaction of two wind turbines in the wind farm has been investigated. The results depict that the output power and thrust of the downstream rotor due to the presence of an upstream turbine drop up to 88% and 57%, respectively. Also, radial distribution of the downstream rotor power shows that at a closer distance, the middle part of the blade has a larger contribution to power generation. Further, the effect of downstream rotor on the upstream rotor performance is up to 1.5% and 0.7% reduction in power and thrust respectively.Keywords: Horizontal axis wind turbine, actuator disk, wind farm, wake, computational fluid dynamics
-
با توجه به افزایش استفاده از منابع فتوولتائیک در شبکه های قدرت و پایین بودن راندمان آن ها، مطالعه برروی افزایش بازده این منابع اهمیت روزافزونی یافته است. در این میان تاثیر عواملی مثل سرعت باد و کاهش دمای پنل فتوولتائیک توسط این پارامتر کمتر در نظر گرفته شده است. در این مقاله، ابتدا معادلات انتقال حرارت در سلول های خورشیدی مورد مطالعه قرار گرفته و سپس تاثیر سرعت باد در این روابط اعمال شده است. سپس راه حلی برای کاهش دمای پنل های فتوولتائیک و در نتیجه افزایش بازدهی آن ها ارائه شده است. لذا با استفاده از اطلاعات هواشناسی و نرم افزار هایSystem Advisor Model ، Matlab و Meteonorm، مزرعه فتوولتائیک یک مگاوات در شرایط اقلیم استان یزد شبیه سازی شده و تاثیر تغییر سرعت باد بر بازدهی مزرعه فتوولتائیک بررسی شده است. نتایج نشان می دهد با افزایش سرعت باد تا 17 متر بر ثانیه توان خروجی مزرعه به صورت مطلوبی افزایش می یابد. در سرعت باد بالاتر از 17 متر بر ثانیه افزایش توان ناچیز خواهد بود.کلید واژگان: استان یزد, افزایش بازده, سرعت باد, مزرعه فتوولتائیک, معادلات انتقال حرارتThe increasing use of the photovoltaiv sources and their low efficiency, makes it very important to study on different ways of anhancing their efficiency. In this paper, after designing a photovoltaic farm, the heat transfer equations in solar cells are investigated. Considering the effect of the wind speed on these equations, a solution is provided to decrease the temperature and then increase the efficiency of the photovoltaic panels. Therefore, by means of the meteorological data and three softwares (System advisor model, Matlab and Meteonorm), the 1 MW photovoltaic farm in climate condition of Yazd province is simulated. Then, the effect of wind speed on the efficiency of the photovoltaic farm is investigated. Results shows that with the increase of the wind speed up to 17 m/s, the output power of the farm is considerably increased. For the wind speed upper than 17 m/s, the output power increase is negligible.Keywords: Yazd province, power increase, wind speed, photovoltaic field
-
تحلیل جریان لایه مرزی، برای بهینه سازی طراحی مزارع بادی، حساسیت بالایی دارد. به ویژه اثر جریان باد، در توربین های بادی نصب شده در زمین های ناهموار و کوهستانی پیچیده می باشد. در این تحقیق، پسباد توربین بادی و جریان باد در زمین ناهموار با دینامیک سیالات محاسباتی و با استفاده از نرم افزار اوپن فوم مورد مطالعه قرار گرفته است. یک مدل دیسک عملگر، که نیروهای وارد شده به توربین را بر روی کل دیسک اعمال می کنند، بر پایه تئوری اجزای پره به کار گرفته شده ا ند. 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 می دهد. 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 می دهد که زمان های وزش باد مناسب در سه ماه نوامبر، دسامبر و ژانویه زیر 50% بوده که در طراحی مزرعه بادی و بازده نیروگاه مورد توجه می باشد.کلید واژگان: پسباد, دینامیک سیالات محاسباتی, مزرعه بادی, زمین های ناهموار, رژیم بادیResearch on atmospheric boundary layers in wind farms is an important task. Especially, wind effect on wind turbines installed in mountainous area with complex terrain is complicated. In this research, the wake of a wind turbine and wind flow in complex terrain have studied with computational fluid dynamic (CFD) method in OpenFOAM software. Actuator-disk model with introducing forces, based on Blade Element Momentum Theory, on the disk are used. For simulation of wind turbine in wind farm, Reynolds averaged Navier Stokes equation with k-ɛ turbulence model has been used. Structured mesh was used for simulation domain. Also, main wind direction has been determined from North toward south considering wind rose of area. One of wind turbines is studied by detail. The numerical results show an extended wake effect around 5d (five times the rotor diameter). Wind speed deficit is 26% at this distance. Captured wind power from the simulation is close to real data. Also, wind regime has been studied and analyzed for different seasons. For November, December and January, the time period that wind blows in effective speed, is decreased less than %50 which is important in wind farm design and operation.Keywords: Wake, CFD, wind farm, Complex terrain, Wind regime
- 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.