Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Sedaghat,Nili ahmadabadi Mehdi,Mohsen Saghafian
احمد صداقت (استاد راهنما) مهدی نیلی احمدآبادی (استاد راهنما) محسن ثقفیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohsen Rashidinejad meybodi
محسن رشیدی نژادمیبدی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Numerical Simulation of Magneous Type Wind Turbines with Rotating Cylinders
A wind turbine is a device that converts kinetic energy from the wind, also called wind energy , into mechanical energy ; a process known as wind power . If the mechanical energy is used to produce electricity, the device may be called wind turbine or wind power plant. If the mechanical energy is used to drive machinery, such as for grinding grain or pumping water, the device is called a windmill or wind pump . Similarly, it may be called wind charger when it is used to charge batteries. The result of over a millennium of windmill development and modern engineering, today's wind turbines are manufactured in a wide range of vertical and horizontal axis types. The smallest turbines are used for applications such as battery charging or auxiliary power on boats; while large grid-connected arrays of turbines are becoming an increasingly important source of wind power -produced commercial electricity. The aim of this study is to numerically simulate the Magneous wind turbines with the rotational circular cylinders. At first , the fluid flow over stationary and rotational circular cylinders are assessed using some other numerical and experimental results. From the results of this study , it is observed that by using steady - state assumption the results from the most of turbulence models has failed due to unsteady behaviour of the actual flow and defficiency of turbulence models to predict separated flows. Therefor , the transient flow solver with the BSL turbulence model have used with proven better result in agreement with some experimental data. By varying the rotational velocity of the circular cylinders , as means of the turbine impeller , from 300 rpm to 8000 rpm , the power coefficient are obtained versus the wind turbine tip-speed ratio , and also with the power curve of some other conventional wind turbine. Some correlation is used to relate the rotor rotational velocity to the cylinder rotational speed. from the simulation results , the benefit of using Magneous wind turbine is assessed in comparison with other conventional wind turbine. The thesis comprise five chapters. In the first chapter , the litreture of Magneous type wind turbines are reviewed. In the second chapter , the physical concept of Magneous effect in ideal flows are discussed. In the third chapter , the governing Viscous fluid flow equations are given and the various turbulence models used in this study are explored.In chapter four , the geometry of the problem are introduced and the simulation results are discussed. In the final chapter of 5 , the conclusion of this work and suggestion for future work is given. Key words : Wind turbine, rotational cylinder, Magneous force, numerical simulation.
هدف از این پایان نامه، شبیه سازی عددی توربین های بادی مگنوس با استوانه های دوار توسط نرم افزار ANSYS CFX و نهایتا ترسیم نمودار ضریب توان بر حسب پارامتر سرعت بدون بعد توربین برای آنها می باشد، تا بتوان بازده آنها را با سایر توربین های بادی موجود مقایسه نمود.بر این اساس ابتدا یک استوانه ساکن و دوار در جریان هوای عمود بر آن قرار گرفته وضرایب لیفت و درگ بر روی آن محاسبه گردیده است.در این مرحله از پروژه ابتدا یک حل پایدار انجام گرفته و تقریبا از تمامی مدل های توربولانسی جهت حل مساله استفاده گردیده است.اما به علت خطای بیش از حد، که علت آن را می توان نوسانی بودن نیروهای لیفت و درگ بر روی استوانه ذکر نمود، مجدا از یک حل گذرا برای تحلیل این مساله استفاده شده و مشاهده می گردد که می توان با استفاده از یک حل گذرا و مدل توربولانسی BSL جواب های نسبتا مناسبی را بدست آورد.حال با تعیین بهترین مدل برای تحلیل جریان بر روی استوانه؛ یعنی مدل BSL ؛ این مدل به عنوان مبنای محاسبات قرار گرفته است.در ادامه پروژه نیز با در نظر گرفتن دو نوع مدل مختلف برای شبیه سازی توربین های بادی مگنوس، نتایج این شبیه سازی با نتایج کار تجربی انجام گرفته در این زمینه مقایسه گردیده است.نهایتا در انتهای پروژه نیز با افزایش سرعت زاویه ای استوانه ؛ به عنوان پره توربین؛ از 300 تا 8000 دور بر دقیقه نمودار ضریب توان بر حسب پارامتر سرعت بدون بعد توربین برای این نوع از توربین ها ترسیم شده و می توان بازده آن را با سایر توربین های بادی موجود مقایسه نمود.در واقع می توان با استفاده از این نمودار و در نظر گرفتن هزینه های ساخت نسبتا کمتر این توربین ها در قیاس با سایر توربین های بادی با پره های ایرفویلی، اقتصادی بودن یا نبودن این توربین ها را نتیجه گرفت. بر این اساس، این پایان نامه در قالب پنج فصل نوشته شده است.در فصل اول، مقدمه ای مختصر پیرامون توربین های بادی مگنوس و مروری بر کارهای قبلی انجام شده در این زمینه ارائه شده است. در فصل 2 نیز مختصری راجع به جریان های ایده آل بیان شده است.در فصل 3، معادلات حاکم بر جریان های لزج، مدل های مختلف توربولانسی و مزایا و معایب هر یک تشریح گردیده است.در فصل 4، هندسه مساله و نتایج بدست آمده در قالب نمودار، خطوط جریان و کانتورهای موردنیاز بیان شده است.نهایتا فصل 5 نیز، شامل یک نتیجه گیری کلی و چند پیشنهاد، جهت توسعه کار انجام گرفته می باشد. کلمات کلیدی: 1- توربین بادی 2-استوانه دوار 3-نیروی مگنوس 4-ANSYS CFX

ارتقاء امنیت وب با وف بومی