پديد آورنده :
هاشمي، قاسم
عنوان :
شبيه‌سازي گردابههاي بزرگ در مزرعه بادي با درنظرگرفتن اثرات پيچيدگي زمين
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
[دوازده]،72ص. : مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محمود اشرفي زاده
استاد مشاور :
احمد سوهانكار اصفهاني
توصيفگر ها :
پيچيدگي زمين , شبيه‌سازي گردابههاي بزرگ , انرژي بادي , جريان مغشوش , لايه مرزي جوي
استاد داور :
احمدرضا پيشه ور، محسن ثقفيان
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/05/19
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/05/19
چكيده فارسي :
امروزه باتوجه‌به اثرات مخرب گرمايش زمين و همچنين آلودگي ايجاد شده در محيط‌زيست كه عمده قسمت آن به علت استفاده از سوخت‌هاي فسيلي است، بشر به سمت استفاده از انرژي‌‌هاي تجديد‌پذير به‌ويژه انرژي بادي حركت كرده است. توربينهاي بادي را ميتوان به‌صورت منفرد و همچنين به‌صورت مجموعهاي از توربين‌ها تحت عنوان مزرعه بادي نصب نمود. مساله مهم در مزارع بادي بزرگ، افزايش توان و بازده است. با افزايش توربينهاي بادي در قالب مزارع بادي بزرگ، بازده اين نوع مزارع به دليل اندركنش پيچيده بين توربين‌ها با خودشان و با لايه مرزي جوي كاهش مي‌يابد. زماني كه طول مزارع بادي يك‌مرتبه از ارتفاع لايه مرزي جوي بيشتر باشد جريان به حالت كاملاً توسعه‌يافته سوق پيدا مي‌كند. چون طول مزرعه باد نسبت به ضخامت لايه مرزي اتمسفري بسيار بزرگ‌تر است، مزرعه باد در راستاي جريان نامحدود فرض شده و از تغييرات در راستاي جريان صرفه نظر شده است. در مزارع بادي بزرگ كه داخل لايه مرزي كاملاً توسعه‌يافته قرار مي‌گيرند، انرژي جنبشي جذب شده توسط توربينهاي بادي به‌وسيله انتقال انرژي به‌صورت عمودي از لايه‌هاي بالاي مزرعه باد به داخل آن تأمين مي‌شود. باتوجه‌به اينكه نقاط بادخيز در بسياري از مناطق دنيا با توپوگرافي پيچيده واقع شده است، ناهمواري سطح زمين از عوامل مهمي است كه تأثير بسيار زيادي روي اين پديده مي‌گذارد. در اين پژوهش توربينهاي بادي با استفاده از روش ديسك محرك مدل‌سازي مي‌شوند. براي شبيه‌سازي عددي، معادلات حاكم به روش گردابههاي بزرگ به‌منظور حل حركت‌هاي سه‌بعدي ناپايدار بزرگ‌تر به طور مستقيم حل مي‌شوند و اثرات مقياس كوچك مدل مي‌شوند. براي اعمال تأثير ناهمواري متفاوت از توابع لگاريتمي و پستي و بلندي‌هاي فرضي روي ديواره ناحيه شبيه‌سازي استفاده شده است. نتايج اين شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه وجود ناهمواري‌هاي سطح باعث كاهش قابل‌توجهي در توان مزرعه‌باد مي‌گردد.
چكيده انگليسي :
Today, due to the destructive effects of global warming and pollution in the environment, which is mainly due to the use of fossil fuels, humans have moved towards the use of renewable energy, especially wind energy. Wind turbines can be installed individually as well as as a set of turbines under the name of wind farm. An important issue in large wind farms is the increase in power and efficiency. With the increase of wind turbines in the form of large wind farms, the efficiency of this type of farms decreases due to the complex interaction between the turbines with themselves and with the atmospheric boundary layer. When the length of the wind farms is once more than the height of the atmospheric boundary layer, the flow leads to a fully developed state. Because the length of the wind farm is much larger than the thickness of the atmospheric boundary layer, the wind farm is assumed to be in the direction of unlimited flow and changes in the direction of flow are avoided. In large wind farms located within a fully developed boundary layer, the kinetic energy absorbed by wind turbines is supplied by energy transfer vertically from the upper layers of the wind farm into it. Due to the fact that windy places are located in many parts of the world with complex topography, the unevenness of the earthʹs surface is an important factor that has a great impact on this phenomenon. In this research, wind turbines are modeled using the actuator disk method. For numerical simulation, governing equations are directly solved by large eddy methods to solve larger unstable three-dimensional motions, and small-scale effects are modeled. Logarithmic functions have been used on the wall of the simulation area to exert a different effect of roughness. The results of this simulation show that the presence of surface roughness significantly reduces wind farm power.
استاد راهنما :
محمود اشرفي زاده
استاد مشاور :
احمد سوهانكار اصفهاني
استاد داور :
احمدرضا پيشه ور، محسن ثقفيان
