---

توربین داریوس یکی از انواع توربین‌های بادی محور عمودی است که علی‌رغم ساختار ساده، تحلیل بسیار پیچیده‌ای دارد. مکانیزم دینامیکی پیچیده جریان در اطراف این ماشین باعث شده مسئله بهینه‌سازی آیرودینامیکی آن هنوز یک مسئله باز باقی بماند. در این مقاله از روش تحلیلی چند تیوب جریانی دوگانه برای محاسبه اثر عوامل ضخامت پره، صلبیت، عدد رینولدز، گام زاویه‌ای و ضریب منظری بر راندمان و گشتاور راه‌اندازی توربین استفاده شده است. با توجه به اینکه روش تحلیلی چند تیوب جریانی دوگانه، یک روش نیمه تجربی است، ضرایب برآ و پسآی مقاطع مورد استفاده در زوایای حمله مختلف، با استفاده از اطلاعات آزمایشگاهی موجود وارد کد شده است. نتایج نشان می‌دهد افزایش ضخامت، عدد رینولدز و صلبیت موجب افزایش قابلیت خود راه‌اندازی توربین می‌شود. همچنین افزایش صلبیت موجب کاهش دامنه کاری توربین در سرعت‌های مختلف روتور خواهد شد. از طرفی افزایش ضریب منظری منجر به افزایش راندمان به‌خصوص در سرعت چرخش میانه می‌شود. همچنین نتایج نشان می‌دهند که توربین با صلبیت متغیر (توربین با پره منحنی) می‌تواند علاوه بر خود راه‌اندازی بهتر، در دامنه سرعت‌های روتور وسیع‌تری مورد استفاده قرار گیرد. اما بررسی پره با ضخامت متغیر نشان داد، تغییر ضخامت پروفیل در طول پره، تأثیر مثبتی بر خود راه‌انداز بودن توربین ندارد. افزایش گام زاویه‌ای، تأثیر مناسبی بر عملکرد دارد. مقایسه نتایج مطالعه حاضر با نتایج تجربی نشان می‌دهد کد استفاده شده از دقت مناسبی برخوردار است، اما با بالاتر رفتن سرعت دورانی روتور از سرعت دورانی نامی دقت این روش کاهش می‌یابد.

---

توربین بادی داریوس برخلاف توربین‌های محورافقی با مشکل خود راه‌اندازی و نوسان بالا در گشتاور خروجی مواجه است. محاسبه شتاب و گشتاور نوسانی توربین‌های بادی محورعمودی، به دلیل نیاز به تکنیک‌های مبتنی بر شبکه‌بندی و حل همزمان معادلات اویلری حاکم بر جریان سیال و معادلات لاگرانژی حاکم بر بدنه صلب توربین، از پیچیدگی و محاسبات بالایی برخوردار بوده و تابعی از ممان اینرسی توربین است. اما در بیشتر مطالعات پیشین بدون توجه به این اثر، سرعت زاویه‌ای توربین ثابت فرض شده است. در این مطالعه با محاسبه برآیند نیروهای آیرودینامیکی ناشی از باد و نیروهای خارجی ناشی از اصطکاک و ژنراتور، از قانون دوم نیوتن، شتاب، و با انتگرال‌گیری از آن در گام‌های زمانی، سرعت و موقعیت توربین محاسبه می‌شود. معادلات حاکم بر سیال بر اساس روش حجم محدود گسسته و توسط الگوریتم پیزو حل شده است. شبیه‌سازی به‌صورت غیرپایا و از شبکه پویا برای بررسی حرکت روتور استفاده شده است. نتایج توانسته اثر متقابل جریان باد و تیغه‌های صلب در روند افزایش سرعت توربین را بررسی و حرکت روتور را از لحظه سرعت صفر تا زمانی که توربین به سرعت حدی خود می‌رسد شبیه‌سازی کند. علل کاهش گشتاور در سرعت دورانی پایین‌تر از حد بهینه بررسی و نشان داده شده واماندگی بالا و گریز جریان از داخل روتور بدون برخورد با تیغه‌ها، در سرعت‌های دورانی پایین، موجب افت توان تولیدی می‌شود. ممان اینرسی نقش مهمی بر فرکانس و دامنه‌ی سرعت زاویه‌ای، نوسانات گشتاور خروجی و توان خروجی توربین داشته که در تحلیل پدیده خستگی از اهمیت زیادی برخوردار است.