طراحی و تحلیل یک توربین بادی یک کیلوواتی محور عمودی داریوس با پره‌های مستقیم کامپوزیتی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

doi
10.22044/jsfm.2025.15556.3929
چکیده

امروزه، تولید انرژی از منابع پاک از قبیل باد، بیش‌ازپیش موردتوجه پژوهشگران و صنعتگران است. توربین‌های بادی محور عمودی، یکی از انواع توربین‌های بادی است که اغلب برای مصارف شهری و کم‌توان استفاده می‌شود. هدف از انجام مطالعه حاضر، طراحی و تحلیل یک توربین بادی محور عمودی است. در این مطالعه، برای منطقه‌ای با سرعت باد میانگین ده متر بر ثانیه، توربینی یک کیلوواتی از نوع محور عمودی داریوس با پره‌های مستقیم، طراحی ایرودینامیکی-مفهومی شد. با مشخص شدن ابعاد و هندسه توربین، با استفاده از روش تحلیلی و استفاده از کد پریکامپ طراحی سازه‌ای و لایه‌چینی کامپوزیتی پره، برای تحمل نیروی ناشی از باد شدید با حفظ سبکی پره انجام شد. این توربین یک کیلوواتی، دارای قطر روتور 2/5 متر، سه پره، سرعت دورانی 240 دور بر دقیقه، ارتفاع پره 18/2 متر، طول وتر 0/11 متر و ایرفویل DU06-W-200 است. پره، شامل لایه‌چینی کامپوزیتی مناسب در بخش‌های مختلف از مواد کامپوزیتی تک‌جهته و دوجهته، هسته، لایه پیوندی و ژل‌کوت در نظر گرفته شد. جرم هر پره حدود 600 گرم است که از مزایای به کاربردن مواد کامپوزیتی در آن است. طراحی سازه‌ای انجام‌شده با روش اجزای محدود، با اختلاف 3% تایید شد.