بهترین محل برای نصب یا ساخت دستگاه بادی کجاست؟ میانگین سرعت باد برای به صرفه بودن تبدیل انرژی باد به برق حدود ۲۳ کیلومتر در ساعت است. میانگین سرعت باد در برخی از کشورها۱۶ کیلومتر در ساعت است. به علت دسترسی آسان به باد با دوام و همیشگی، برخی شرکت‌ها نصب ماشینها را در مناطق و دور از ساحل مدنظر دارند.

دانشمندان از وسیله‌ای به نام آنمومتر^[۲] برای اندازه‌گیری سرعت باد استفاده می‌کنند. آنمومتر شبیه یک بادنمای هواشناسی با ظاهری مدرن است. این وسیله سه پره با فنجان‌هایی در سر آن ها و روی میله چرخانی که با وزش باد می‌چرخد دارد. این وسیله به متری وصل است که سرعت باد را نشان می‌دهد. یک بادنما جهت باد را نشان می‌دهد اما سرعت باد را نشان نمی‌دهد. براساس یک قانون طبیعی سرعت باد در نواحی پهناور و بدون وقفه در وزش باد، با عرض جغرافیایی افزایش می‌یابد. مکانهایی مناسب برای دستگاه های بادی بالای تپه‌های گرد و صاف، دشت یا سواحل باز و فواصل کوهی که مثل قیف عمل می‌کنند، هستند .

شکل ۱-۲ آنمومترجهت اندازه گیری سرعت باد
۱-۶ تولید باد
چقدر می‌توانیم از باد انرژی بدست آوریم؟ دو اصطلاح وجود دارد که تولید پایه برق را توضیح می‌دهد. عامل کارایی و عامل گنجایش. کارایی به این موضوع بر می‌گردد که چقدر می‌توان انرژی مفید (در این مورد، برق) از منبع انرژی کسب کرد. یک ماشین انرژی صد درصد کارا، می‌تواند تمام انرژی را به انرژی مفید تبدیل کند و هیچ انرژی را هدر نمی‌دهد هیچ ماشین با کارایی یا بهره وری صد درصد وجود ندارد. بعضی انرژی‌ها همیشه وقتی که شکلی از انرژی به شکل دیگر تبدیل می‌شود، از دست می‌روند. انرژی هدر رفته معمولاً به شکل گرمای پراکنده شده در هوا است و نمی‌توان از آن بهره اقتصادی مجدد برد. ماشین‌های بادی چقدر کارایی دارند؟ ماشینهای بادی تنها به اندازه دستگاه های دیگر مانند دستگاه های زغال بهره وری دارند. ماشین‌های بادی معمولا ۲۰ تا ۴۰ درصد انرژی متحرک باد را به برق تبدیل می‌کند، یک دستگاه مولد نیروی زغال سوز، حدود ۳۰ تا ۳۵ درصد انرژی شیمیایی زغال را به الکتریسیته قابل استفاده تبدیل می‌کند
واژه گنجایش به توانایی دستگاه نیرو در تولید برق بر می‌گردد. یک دستگاه نیرو با گنجایش صد درصد تمام روز و هر روز هفته با تمام نیرو کار می‌کند. در چنین شرایطی هیچ وقتی برای تعمیر یا سوختگیری صرف نمی‌شود که اینچنین چیزی برای هر دستگاهی غیرممکن است. مشخصاً دستگاه های زغالی اگر تمام روزهای سال و بطور شبانه روزی کار کنند، دارای ظرفیت ۷۵ درصد خواهند بود.
دستگاه های نیروی باد متفاوت از دستگاه های مولد نیروی سوخت سوز هستند. بهره‌وری آنها به میزان باد و میزان سرعت باد بستگی دارد. بنابراین ماشین‌های بادی نمی‌توانند در طول سال بطور ۲۴ ساعته کار کنند. یک توربین بادی در یک مزرعه بادی شاخص در ۶۵تا ۸۰ درصد زمان کار می‌کند، اما معمولاً کمتر از گنجایش کامل خود، زیرا سرعت باد همیشه در بیشترین مقدار خود نیست. بنابراین عامل گنجایش ۳۰ تا ۳۵ درصد است.
یک ماشین بادی می‌تواند ۵/۱ تا ۴ میلیون کیلو وات ساعت برق در سال تولید کند. این میزان برق برای ۱۵۰ تا ۴۰۰ خانه در سال کافی‌ست.
در سه سال گذشته گنجایش باد کل جهان بیش از دو برابر شده است. متخصصان انتظار دارند در چند سال بعد، تولید انرژی از ماشینهای بادی، سه برابر شود. چین، هند و بسیاری از کشورهای اروپایی در حال برنامه‌ریزی برای تأسیس صنایع بادی جدید هستند. سرمایه گذاری روی انرژی بادی به علت هزینه کم و تکنولوژی در حال پیشرفتش در حال افزایش است. باد در حال حاضر یکی از رقابتی‌ترین منابع برای تولید است.
نشانه امیدوار کننده دیگر برای صنعت بادی تقاضای مصرف کننده برای انرژی‌های سبز انرژی‌هایی که به محیط زیست آسیبی نمی‌رسانند است. بسیاری از شرکت‌های خدماتی به تازگی به مصرف کنندگان اجازه داده که به طور داوطلبانه برای برق تولید شده از منابع تجدیدپذیر پول بیشتری بدهند.
۱-۷ ضریب ظرفیت
تا زمانی که سرعت باد ثابت نباشد تولید سالیانه انرژی الکتریکی توسط نیروگاه بادی هرگز برابر حاصل ضرب توان تولیدی نامی در مجموع ساعت کار آن در یک سال نخواهد شد. نسبت میزان توان حقیقی تولید شده توسط نیروگاه و ماکزیمم ظرفیت تولیدی نیروگاه را ضریب ظرفیت می‌نامند. یک نیروگاه بادی نصب شده در یک محل مناسب در ساحل ضریب ظرفیتی سالیانه‌ای در حدود ۳۵٪ دارد. برعکس نیروگاه‌های سوختی ضریب ظرفیت در یک نیروگاه بادی به شدت به خصوصیات ذاتی باد وابسته‌است. ضریب ظرفیت در انواع دیگر نیروگاه‌ها معمولاً به بهای سوخت و زمان مورد نیاز برای انجام عملیات تعمیر بستگی دارد. نیروگاه‌هایی که از توربین‌های گاز طبیعی برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می‌کنند به علت پر هزینه بودن تامین سوخت معمولاً تنها در زمان اوج مصرف به تولید می‌پردازند. به همین دلیل ضریب ظرفیت این توربین‌ها پایین بوده و معمولاً بین ۵-۲۵٪ می‌باشد.
بنا به یک تحقیق در دانشگاه استنفورد که در نشریه کاربردی هواشناسی و اقلیم‌شناسی نیز به چاپ رسیده در صورت ساخت بیش از ده مزرعه بادی در مناطق مناسب و به طور پراکنده می‌توان تقریباً از یک سوم انرژی تولیدی آنها برای تغذیه مصرف کننده‌های دائمی استفاده کرد.
۱-۸ محدودیت‌های ادواری و نفوذ
میزان انرژی الکتریکی تولیدی توسط نیروگاه‌های بادی می‌تواند به شدت به چهار مقیاس زمانی ساعت به ساعت، روزانه و فصلی وابسته باشد. این میزان به تحولات آب و هوایی سالیانه نیز وابسته‌است اما تغییرات در این مقیاس زیاد محسوس نیستند. از آنجایی که برای ایجاد ثبات در شبکه، میزان انرژی الکتریکی تامین شده و میزان مصرف باید در تعادل باشند از این جهت تغییرات دائم در میزان تولید این ضرورت را به وجود می‌آورد که از تعداد بیشتری نیروگاه بادی برای تولیدی متعادل‌تر در شبکه استفاده شود. از طرفی ادواری بودن طبیعی تولید انرژی باد موجب افزایش هزینه‌های تنظیم و راه اندازی می‌شود و (در سطوح بالا) ممکن است نیازمند اصول مدیریت تقاضای انرژی یا ذخیره‌سازی انرژی باشد.
از ذخیره‌سازی با بهره گرفتن از نیروگاه‌های آب تلمبه‌ای یا دیگر روش‌ها ذخیره سازی برق در شبکه می‌توانند برای به وجود آوردن تعادل در میزان تولید نیروگاه‌های بادی استفاده کرد اما در مقابل استفاده از این روش‌ها موجب افزایش ۲۵٪ هزینه‌های دائم اجرای چنین طرح‌هایی می‌شوند. ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی موجب به وجود آمدن تعادل بین دو بازه زمانی کم مصرف و پر مصرف خواهد شد و از این جهت میزان صرفه‌جویی عاید از ذخیره‌سازی انرژی هزینه‌های اجرای آن را جبران می‌کند. یکی دیگر از راهکارهای ایجاد تعادل در تولید و مصرف سازگار کردن میزان مصرف با میزان تولید با بهره گرفتن از ایجاد تعرفه‌های متفاوت زمانی برای مصرف‌کننده‌هاست.
۱-۹ پیش‌بینی پذیری
با توجه به تغییرات باد قابلیت پیش‌بینی محدودی (ساعتی یا روزانه) برای خروجی نیروگاه‌های بادی وجود دارد. مانند دیگر منابع انرژی تولید باد نیز باید از قابلیت برنامه ریزی برخوردار باشد اما طبیعت باد این پدیده را ذاتاً متغیر می‌کند. گرچه از روش‌هایی برای پیش‌بینی تولید توان این نیروگاه‌ها استفاده می‌شود اما در کل قابلیت پیش‌بینی پذیری این نیروگاه‌ها پایین است. این عیب این گونه نیروگاه‌ها معمولاً باستفاده از روش‌های ذخیره سازی انرژی مانند استفاده از نیروگاه‌های آب تلمبه‌ای تا حدودی بر طرف می‌شود.
۱-۱۰ باد و محیط زیست
در سال ۱۹۷۰، ذخایر نفت بر توسعه منابع جایگزین انرژی فشار آورد. در سال ۱۹۹۰، از دیدگاه تجدیدپذیری محیط زیست، در برابر مطالعه دانشمندان که نشان دهنده تغییرات بالقوه آب و هوای جهانی درصورت افزایش استفاده مداوم از سوخت‌های فسیلی فشاری نیز بوجود آمد. انرژی بادی یک گزینه اقتصادی و راهبردی برای دستگاه های نیروی سنتی در بسیاری از نواحی کشور ارائه می‌دهد، باد سوخت پاکی است و مزارع بادی از آنجا که هیچ سوختی را نمی‌سوزانند، هیچ آلودگی آبی یا هوایی نیز ایجاد نمی‌کنند.
جدی ترین آسیب زیست محیطی ماشینهای بادی شاید تأثیر منفی آنها روی جمعیت پرندگان وحشی و بر خود دیداری غیرطبیعی در چشم انداز محیط زیست باشد، برای برخی افراد، برق زدن تیغه‌های آسیابهای بادی در افق می‌تواند آزار دهنده باشد و برای برخی دیگر آنها جایگزین زیبایی برای دستگاه های نیروی سنتی هستند. برخی از توربین‌های بادی موجب کشته شدن پرنده‌ها به ویژه پرنده‌های شکاری می‌شوند البته مطالعات نشان می‌دهد که تعداد پرنده‌های کشته شده توسط توربین‌های بادی در مقابل عوامل انسانی دیگر کشته شدن پرندگان مانند خطوط برق، ترافیک، شکار، ساختمان‌های بلند و به ویژه استفاده از منابع آلوده انرژی تعداد بسیار ناچیزی است؛ برای مثال در انگلستان که در آن چندین هزار توربین بادی وجود دارد تقریباً در هر سال تنها یک پرنده در هر توربین کشته می‌شود در حالی که تنها در اثر آثار مخرب استفاده از خودروها هر سال در حدود ۱۰ میلیون پرنده کشته می‌شوند. در ایالات متحده توربین‌ها هر سال در حدود ۷۰٬۰۰۰ پرنده را می‌کشند که در مقابل ۵۷ میلیون پرنده کشته شده در اثر استفاده از خودروها یا ۹۷٫۵ میلیون پرنده کشته شده در اثر برخورد با شیشه‌ها مقدار اندکی است. مقاله‌ای در رابطه با طبیعت اظهار داشته که هر توربین به طور متوسط هر سال ۰٫۰۳پرنده یا به عبارتی ۱ پرنده در طول ۳۰ سال می‌کشد.
۱-۱۱ انتشار آلودگی
توربین‌ها بادی برای راه‌اندازی و بهره‌برداری نیاز به هیچ گونه سوختی ندارند و بنابراین در قبال انرژی الکتریکی تولید آلودگی مستقیمی ایجاد نمی‌کنند. بهره‌برداری از این توربین‌ها دی‌اکسید کربن, دی‌اکسید گوگرد, جیوه، ذرات معلق یا هیچ گونه عامل آلوده کننده هوا تولید نمی‌کند. اما توربین‌ها بادی در مراحل ساخت از منابع مختلفی استفاده می‌کنند. در طول ساخت نیروگاه‌های بادی باید از موادی مانند فولاد, بتن, آلمینیوم و… استفاده کرد که تولید و انتقال آنها نیازمند مصرف انواع سوخت‌هاست. دی‌اکسید کربن تولید شده در این مراحل پس از حدود ۹ ماه کار کردن نیروگاه جبران خواهد شد.
نیروگاه‌های سوخت فسیلی که برای تنظیم برق تولیدی در نیروگاه‌های بادی مورد استفاده قرار می‌گیرند موجب ایجاد آلودگی خواهند شد: بعضی از اوقات به این نکته اشاره می‌شود که نیروگاه‌های بادی نمی‌توانند میزان دی‌اکسید کربن تولیدی را کاهش دهند چراکه برق تولیدی از طریق نیروگاه بادی به دلیل نامنظم بودن همیشه باید به وسیله یک نیروگاه سوخت فسیلی پشتیبانی شود. نیروگاه‌های بادی نمی‌توانند به طور کامل جایگزین نیروگاه‌های سوخت فسیلی شوند اما با تولید انرژی الکتریکی مبنای تولیدی نیروگاه‌های حرارتی را کاهش داده و از تولید آنها می‌کاهند که به این ترتیب میزان انتشار دی‌اکسید کربن کاهش می‌یابد.
۱-۱۲ مزارع بادی
انتخاب مکان مناسب برای نصب نیروگاه بادی و جهت نصب توربین‌ها در محل از نکات حیاتی برای توسعه اقتصادی این گونه نیروگاه‌هاست. گذشته از دسترسی باد مناسب در محل مورد بحث، عوامل مهم دیگری مانند دسترسی به خطوط انتقال، قیمت زمین مورد استفاده، ملاحظات استفاده از زمین و مسائل زیست محیطی ساخت و بهره‌برداری نیز در انتخاب یک محل برای نصب نیروگاه‌ها موثر است. از این رو استفاده از نیروگاه‌های بادی در مناطق دور از ساحل ممکن است هزینه‌های مربوط به ساخت یا ضریب ظرفیت را با بهره گرفتن از کاهش هزینه‌های تولید برق جبران کنند.
۱-۱۲-۱ استفاده از زمین
توربین‌های بادی باید ده برابر قطرشان در راستای باد غالب و پنج برابر قطرشان در راستای عمودی از هم فاصله داشته باشند تا کمترین تلفات حاصل شود. در نتیجه توربین‌های بادی تقریباً به ۰٫۱ کیلومترمربع مکان خالی به ازای هر مگاوات توان نامی تولیدی نیازمند هستند. معمولاً برای نصب این توربین‌ها نیازی به پاکسازی درختان منطقه نیست. کشاورزان می‌توانند برای ساخت این توربین‌ها زمین‌های خود را به شرکت‌های سازنده اجاره می‌دهند. در ایالات متحده کشاورزان حدود ۲ تا ۵ هزار دلار به ازای هر توربین در هر سال دریافت می‌کنند. زمین‌های مورد استفاده قرار گرفته برای توربین‌های بادی همچنان می‌توانند برای کشاورزی و چرای دام مورد استفاده قرار بگیرند چراکه تنها ۱٪ از زمین برای ساخت پی توربین و راه دسترسی مورد استفاده قرار می‌گیرد و به عبارت دیگر ۹۹٪ زمین هنوز قابل استفاده‌است.
توربین‌های بادی عموماً در مناطق شهری نصب نمی‌شوند چراکه ساختمان‌ها جلوی وزش باد را سد می‌کنند و قیمت زمین نیز معمولاً زیاد است. با این حال پروژه نمایشی تورنتو اثبات کرد که نصب توربین‌های بادی در چنین مکان‌هایی نیز ممکن است.
۱-۱۳ برق بادی در مقیاس‌های کوچک
تجهیزات تولید برق بادی در مقیاس کوچک (۱۰۰ کیلووات یا کمتر) معمولاً برای تغذیه منازل، زمین‌های کشاورزی یا مراکز تجاری کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد. در برخی از مکان‌های دور افتاده که مجبور به استفاده از ژنراتورهای دیزلی هستند مالکان محل ترجیح می‌دهند که از توربین‌های بادی استفاده کنند تا از ضرورت سوزاندن سوخت‌ها جلوگیری شود. در برخی موارد نیز برای کاهش هزینه‌های خرید برق یا برای استفاده برق پاک از این توربین‌ها استفاده می‌شود.
برای تغذیه منازل دورافتاده از توربین‌های بادی با اتصال به باتری استفاده می‌شود. در ایالات متحده استفاده از توربین‌های بادی متصل به شبکه در رنج‌های ۱ تا ۱۰ کیلووات برای تغذیه منازل به طور فزاینده‌ای در حال گسترش است. توربین‌های متصل به شبکه در هنگام کار نیاز به استفاده از برق شبکه را از بین می‌برند. در سیستم‌های جدا از شبکه یا باید از برق به صورت دوره‌ای استفاده کرد و یا از باتری برای ذخیره‌سازی انرژی استفاده کرد.
در مناطق شهری که امکان استفاده از باد در مقیاس‌های زیاد وجود ندارد نیز ممکن است از انرژی بادی در کاربردهای خاصی مانند پارک مترها یا درگاه‌های بی‌سیم اینترنت با بهره گرفتن از یک باتری یا یک باتری خورشیدی استفاده شود تا ضرورت اتصال به شبکه از بین برود.
۱-۱۴ پتانسیل انرژی بادی در محیط های شهری
در این بخش، پتانسیل انرژی بادی برای تولید برق در مناطق مسکونی مورد توجه قرار می گیرد. تا ابتدای قرن ۲۱ تولید برق بادی محدود به مناطق غیر مسکونی و دارای سرعت میانگین باد بالا بوده است ولی در دهه گذشته صنعت دیگری با نام صنعت توربین های بادی کوچک^[۳] در اروپا به وجود آمده و گسترش قابل ملاحظه ای یافته است. تولید برق در محل مصرف آن و در نتیجه حذف هزینه های انتقال نیرو و تلفات ناشی از شبکه از مهمترین مزایای این ایده به حساب می آید. علاوه بر این نیاز به برق در مناطق شهری و قابلیت استفاده از سازه های موجود به عنوان برج توربین جذابیت این صنعت را افزایش می دهد.
جریان باد در محیط های شهری به دلیل وجود موانعی مانند درختان و ساختمان ها همواره آشفته بوده و تفاوت های بسیاری با جریان در مناطق غیر شهری دارد. در پژوهش های انجام شده میزان افزایش آشفتگی ۵۰ تا ۲۰۰% گزارش شده است [۱]. توربین های محور افقی عملکرد مناسبی در جریانات بادی مغشوش ندارند[۲]. این جریان مغشوش و تغییرات مداوم جهت باد باعث افزایش ۷۵% خستگی در توربین های محور افقی می شود[۳]. هم چنین میزان بار وارد بر توربین های کوچک ۲۵% بیش از توربین های معمول است[۴]. از این رو استفاده از توربین های محور قائم که مقاومت بیشتری در مقابل پدیده خستگی داشته مناسب تر به نظر می رسد. به خصوص که این توربین ها سرعت چرخش کمتر و در نتیجه صدای کمتری تولید می کنند و آشفتگی جریان تاثیر چندانی در عملکرد مدل های مختلف آنها به ویژه توربین های درگ ندارد.
سرعت شروع به کار توربین^[۴] یکی دیگر از پارامتر هایی است که در توربین های بادی کوچک مورد توجه قرار می گیرد، چرا که سرعت میانگین باد در مناطق شهری کمتر از مناطق غیر مسکونی بوده و توربین های نصب شده باید بتوانند در این سرعت پایین به تولید برق بپردازند. طبق تحقیق انجام شده در مرجع [۵] این امر باعث می شود توربین های محور افقی در ۲۱% طول سال ساکن باشند. از سوی دیگر از آنجایی که اکثر توربین های بادی کوچک فاقد سیستم کنترل زاویه پره ها^[۵] می باشند، شتاب گیری و چرخش پره های توربین محور افقی به صورت محسوسی به تاخیر می افتد. در یک تحقیق آزمایشگاهی مشخص شده است که به طور میانگین توربین های محور افقی در سرعت باد ۶/۴ متر بر ثانیه شروع به چرخش می کنند، اگر چه مقدار دقیق آن بین ۵/۲ و ۷ متر بر ثانیه در نوسان است[۵]. این مسئله یکی دیگر از مزایای توربین های محور قائم را نشان می دهد چرا که در تحقیق مذکور شروع به کار توربین های محور قائم بین ۵/۲ و ۴/۵ متر بر ثانیه عنوان شده است.
۱-۱۵ وضعیت برق بادی در جهان
میزان ظرفیت تولید برق بادی در سراسر جهان در سال های مختلف طبق گزارش انجمن انرژی بادی جهان^[۶] در شکل ۱-۳ نشان داده شده است. گرم شدن کره زمین به سبب استفاده زیاد از انرژی های فسیلی و نیز با پایان گرفتن منابع انرژی های فسیلی در چند دهه آینده و آثار نا مطلوبی که در حال حاضر این انرژی ها بر محیط زیست دارند، بشرمجبور خواهیم شد از انرژی های نو وتجدیدپذیر استفاده کند که پایان ناپذیر و فاقد آثار نامطلوب زیست محیطی هستند. یکی از ویژگی های انرژی های تجدید پذیر، پراکندگی و گستردگی آنها روی کره زمین است، بر خلاف انرژی های فسیلی که در بعضی نقاط جهان یافت می شوند[۶]. استفاده از برخی از منابع انرژی های تجدید پذیر، در مقایسه با انرژی های فسیلی نیاز به فناوری های پیچیده و پر هزینه ای ندارند لذا برای کشورهای در حال توسعه از جاذبه بیشتری برخوردار است. در این بین انرژی بادی به عنوان یکی از قابل اعتماد ترین انواع انرژی های تجدیدپذیر شناخته می شود. استفاده از این انرژی دارای پیشینه ای کهن بوده که در چند دهه اخیر به منظور ساخت نیروگاه های عظیم به روز شده است. علاوه بر سادگی و ارزان بودن این منبع انرژی، مزایای زیست محیطی آن جذابیت استفاده از انرژی بادی را افزایش داده است و همانطور که در شکل پیداست میزان ظرفیت بادی نصب شده از ۶۱۰۰ مگاوات در سال ۱۹۹۶ به ۲۸۲۵۸۷ مگاوات درسال ۲۰۱۲ رسیده است [۷].

شکل ۱-۳ میزان ظرفیت بادی نصب شده از سال ۱۹۹۶ تا سال ۲۰۱۲ در جهان
همچنین در شکل ۱-۴ پیش بینی ظرفیت نصب شده تا سال ۲۰۱۷ به تفکیک قاره های مختلف بیان شده است. همانطور که مشهود است در سال ۲۰۱۲ قاره اروپا دارای بیشترین ظرفیت نصب شده می باشد در صورتیکه طبق پیش بینی های انجام شده قاره آسیا از سال ۲۰۱۴ گوی سبقت را ربوده و دارای بیشترین مفدار ظرفیت نصب توربین بادی می باشد.

شکل ۱-۴ پیش بینی ظرفیت نصب شده تا سال ۲۰۱۷ به تفکیک قاره های مختلف
۱-۱۶ مساله مورد بحث در پایان نامه ، اهداف و نحوه انجام تحقیق
در این پایان نامه به ساخت یک نمونه از این توربین بادی محور قائم از نوع روتور ساونیوس و تست آن در تونل باد پرداخته می شود. همچنین با بهره گرفتن از نرم افزار فلوئنت به مطالعه ی عددی آیرودینامیک آن با بهره گرفتن از روش های اغتشاش k-ω و k-epsilon و مقایسه این روش ها با نتایج آزمایشگاهی پرداخته می شود. گشتاور ایجاد شده، ضریب عملکرد، توزیع فشار و توزیع تنش برشی بر روی دیواره ها به صورت سه بعدی، از مجهولات وخواسته های این تحقیق می باشند.
.روش انجام این تحقیق بدین صورت است که گردآوری اطلاعات و بررسی برآیرودینامیک توربین های بادی ساونیوس با توجه به مشخصات فنی آن و مروری بر پژوهش های سابق موجود صورت می گیرد. سپس طرح توربین به وسیله نرم افزار Gambit مدلسازی شده وجهت شبیه سازی و بررسی جریان سیال اطراف توربین با نرم افزار Fluent با روش های مختلف عددی و انتخاب بهینه ترین روش مورد مطالعه قرار می گیرد. در مرحله بعد نمونه ای آزمایشگاهی از توربین طراحی، ساخته و مورد بررسی در تونل باد قرار می گیرد تا با مقایسه نتایج عملی و تئوری بدست آمده میزان صحت و دقت طراحی تعیین شود. سپس به تحلیل نتایج و بررسی اصول دینامیک سیالاتی آن پرداخته می شود.
در فصل اول این پایان نامه ابتدا مقدمه ای از انرژی بادی و مفاهیم کاربردی و ابتدایی در مورد اهمیت آن بیان می شود. درفصل دوم به بررسی آیرودینامیک توربین های بادی و معرفی انواع پرکاربرد آن ها و مختصری از پیشینه ی ادبیاتی در مورد توربین های مورد بررسی در این پایان نامه پرداخته می شود. نمونه های آزمایشگاهی ساخته شده و سیستم و نحوه اندازه گیری های آزمایشگاهی در فصل سوم شرح داده شده اند. در فصل چهارم توضیحاتی در مورد جزئیات شبکه بندی توربین مورد مطالعه و دامنه محاسباتی که در تحلیل عددی مورد استفاده قرار می گیرد بحث می شود. نتایج عددی و تحلیل های آیرودینامیکی در فصل پنجم که فصل پایانی این تحقیق می باشد مورد بررسی قرار گرفته اند.
فصل دوم
آیرودینامیک توربین های بادی ومعرفی انواع آن ها
۲-۱ مقدمه