شبیه‌سازی عددی ارتعاشات ناشی از گردابه در ژنراتورهای بادی بدون پره: تحلیل توان برداشت شده، نیروهای وارد شده و ارتعاشات القایی با هدف توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر

چکیده مقاله

برای پاسخ به چالش‌های جهانی انرژی و محیط زیست، این پژوهش پتانسیل ژنراتورهای بادی بدون پره را برای برداشت انرژی شهری بررسی می‌کند. هدف، طراحی این ژنراتورها برای محیط‌های شهری و درک بهتر پدیده‌های ارتعاشی آنهاست. با بررسی پارامترهای مؤثر بر بازده، نمودارهای مقایسه‌ای توسعه داده شد. از شبیه‌سازی دوبعدی با Ansys Fluent، حلگر SIMPLEC، مش دینامیکی و UDF استفاده شد و ژنراتوری با فرکانس ۲.۲۵ هرتز و الگوی باد شهر کاشان بررسی شد. نتایج نشان داد حداکثر بازده در سرعت باد حدود ۱ متر بر ثانیه است و با افزایش یا کاهش سرعت، بازده کم می‌شود. در این سرعت بهینه، دامنه ارتعاش بیش از ۴ برابر و برداشت انرژی حدود ۷ برابر بیشتر می‌شود که نشان‌دهنده مناسب بودن این ژنراتورها برای بادهای کم شهری است. اوج بازده با پدیده "قفل‌شدگی" (هم‌ترازی فرکانس گردابه‌ریزی و فرکانس طبیعی سازه) همزمان است. این پژوهش بر اهمیت سختی فرکانسی سازه‌ تأکید داشته و پیشنهاد می‌کند سختی مجازی می‌تواند بازده را در سرعت‌های مختلف باد بهینه کرده و راهی برای بهره‌برداری از انرژی باد در شهرها ارائه ‌دهد.