مدل‌سازی عددی تاثیر پارامترهای هندسی توربین آبی شناور بر میزان گشتاور تولیدی در کانال روباز مستطیلی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسنده

مدیر پژوهشکده مکانیک / سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران

چکیده

در این تحقیق، میزان گشتاور انتقال‌یافته بهینه، از تکانه جریان آب جاری در یک کانال روباز، به پنج نوع توربین استوانه‌ای، مورد بررسی قرار گرفته‌است. هدف از انجام پژوهش، یافتن توربین آبی مناسب، جهت تولید انرژی الکتریکی بیشینه می‌باشد. برای انجام این کار، یک توربین استوانه‌ای سه‌بعدی، به‌قطر و طول 1 متر، با پنج نوع پره، به شکل‌های مختلف، با کمک روش عددی حجم محدود، شبیه‌سازی گردید. مجموعه توربین و پره‌ها، در یک کانال مستطیلی روباز بدون شیب، به طول 10 متر و عرض 3 متر، و سرعت جریان 2 متر بر ثانیه، قرار گرفته‌اند. مجموعه توربین و پره‌ها، به طریقی طراحی شده‌اند که با توجه به وزنشان، به‌صورت شناور در عمق‌های استغراق مختلف، داخل کانال قرارگیرند، و با تغییر عمق جریان، عمق استغراق مورد نظر ثابت بماند. با توجه به مقدار تکانه جریان آب جاری در کانال، میزان گشتاور انتقال‌یافته از جریان به پره‌های پنج نوع توربین مورد نظر، محاسبه‌شده و مقدار بیشینه آن بدست آمد. نتایج نشان می‌دهد که، بکارگیری توربین نوع پنج، با پره‌هایی گسترش‌یافته به شکل نیم‌دایره در امتداد محور توربین، به تعداد 21 عدد، و قطر داخلی 10.5 سانتیمتر، بیشترین مقدار گشتاور، برابر 458.96 نیوتن در متر را، حاصل می‌آورد. لذا می‌توان به‌کمک آن، ضمن استفاده از یک مولد الکتریکی مناسب، انرژی الکتریکی بیشینه را تولید نمود.

کلیدواژه‌ها