---

انرژی بادی در سال‌های اخیر در بین منابع تجدیدپذیر انرژی رشد قابل توجهی داشته است. با بزرگ شدن روز افزون توربین‌های بادی و افزایش ظرفیت آن‌ها، مساله‌ی برهم‌کنش سازه و سیال به موضوع مهمی در طراحی آنها بدل خواهد شد. در این پژوهش ابتدا اثرات سرعت باد و جنس اجزای سازنده‌ی پره بر میزان تغییر شکل استاتیک پره‌ی یک توربین بادی محور افقی سایز کوچک با استفاده از شبیه‌سازی عددی بررسی شده است. مقدار پارامترهای گشتاور شفت و گشتاور فِلپ پایه‌ی پره حاصل از شبیه‌سازی عددی تطابق خوبی را با مقادیر تجربی نشان می‌دهد. نتایج این پژوهش از افزایش جابجایی نوک پره با افزایش سرعت باد حکایت دارد؛ با این حال شیب این افزایش در ناحیه‌ی با سرعت باد ۱۰ تا ۱۵ متر بر ثانیه به علت وقوع پدیده‌ی جدایش در پره‌ی توربین، کاهش خواهد داشت. در ادامه اثر جنس مواد اجزای مختلف پره‌ی توربین بر تغییر شکل بررسی و ساختارهای با کمترین تغییر شکل تعیین شده‌اند. ضخامت اجزای مختلف پره‌ی توربین بادی با پوسته‌ی از جنس اپوکسی‌گلاس و اسپار و ریشه از جنس فیبرکربن با توجه به معیار شکست بیشینه کرنش به دست آمده است. ضخامت نهایی پوسته برابر ۲,۱ میلی‌متر، ضخامت اسپار برابر ۲.۸ میلی‌متر و ضخامت ناحیه‌ی ریشه برابر ۱۰ میلی‌متر محاسبه شده است.

---

در این پژوهش، معادلات حرکت برای یک توربین بادی محور افقی با پایه متحرک بدست آمده و فرکانس‌های طبیعی و ارتعاشات آزاد سیستم مورد بررسی قرار گرفته‌است. پایه توربین بادی بصورت صلب و پره‌های آن بصورت تیرهای انعطاف‌پذیر مدلسازی شده‌است. خمش و پیچش پره به عنوان دو درجه آزادی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. شافت متصل به پره، به صورت صلب فرض شده‌است. در این مقاله به طور خاص یک توربین بادی ۵ مگاواتی محور افقی مورد بررسی قرار گرفته‌است که پایه آن در آب شناور بوده و دارای سه سرعت زاویه‌ای در جهات مختلف است. با توجه به شکل پیچیده پره و متغیر بودن خواص آن در طول، خصوصیات مقطع به مقطع پره یک توربین ۵ مگاواتی واقعی استخراج شده و سپس جرم و پارامترهای هندسی آن به کمک برازش منحنی توسط نرم‌افزار متلب در طول پره استخراج شده‌اند. معادلات حرکت و شرایط مرزی به کمک اصل همیلتون استخراج شده‌اند و سپس با استفاده از روش گالرکین به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده‌اند. پس از آن با تنظیم معادلات به فرم فضای حالت، مقادیر ویژه محاسبه و فرکانس‌ها بدست آمده اند. به منظور بررسی صحت معادلات، نتایج بدست آمده در حالت‌های خاص با نتایج پژوهش‌های پیشین مقایسه شده که همخوانی خوبی بین نتایج وجود دارد. سپس اثر پارامترهای مختلف بر روی تغییرات فرکانس توربین و پاسخ‌های زمانی ارتعاشات پره توربین بررسی شده‌است. نتایج نشان می‌دهد سرعت دورانی پایه توربین و همینطور تغییرات سرعت دورانی پره‌هابرفرکانس‌های سیستم و ارتعاشات آزاد پره توربین تاثیرات قابل توجهی دارند.

---

در این مقاله یک روش بهینه‌سازی آیرودینامیکی سریع و کارآمد برای توربین‌های بادی کلاس مگاوات ارائه شده است. برای این منظور توربین بادی دبلیوپی-پایه با توان خروجی نامی ۱,۵ مگاوات به عنوان مورد آزمون استفاده می‌شود. در این تحقیق از روش بهینه‌سازی ازدحام ذرات استفاده شده است. برای افزایش کارآیی و سرعت چرخه بهینه‌سازی مطالعه پارامتری بر روی روش بهینه‌سازی ازدحام ذرات انجام شده است. برای محدود کردن تعداد متغیرها از روش انتقال تابع کلاس/تابع شکل برای پارامتری نمودن هندسه پره استفاده شده و درجه مناسب چند جمله‌ای توابع شکل برای ایرفویل اس-۸۱۸، اس-۸۲۵ و اس-۸۲۶ تعیین شده است. روش بهینه شده اندازه حرکت المان پره برای برآورد توان خروجی توربین باد در چرخه بهینه‌سازی استفاده می‌شود. بدین منظور ابتدا اعتبار این روش بوسیله مقایسه با داده‌های تجربی و داده‌های دینامیک سیالات محاسباتی توربین آ-او-سی مورد بررسی قرار می‌گیرد. داده‌های آیرودینامیکی مورد نیاز برای روش بهینه شده اندازه حرکت المان پره با استفاده از نرم‌افزار ایکس‌فویل بدست می‌آید. داده‌های خروجی نرم‌افزار ایکس‌فویل و دینامیک سیالات محاسباتی برای ضریب فشار ایرفویل با استفاده از داده‌های تجربی اعتبار سنجی شده است. زاویه پیچش، وتر و ۳ نوع ایرفویل مورد استفاده برای تمام بخش‌های پره‌های توربین بهینه‌سازی شده است. بهینه‌سازی با استفاده از قیود واقع‌بینانه انجام شده است. عملکرد هندسه بهینه‌سازی شده نهایی از طریق معادلات حالت پایای تراکم ناپذیر ناویر-استوکس همراه با مدل آشفتگی انتقال تنش برشی شبیه سازی شده است. نتایج نشان می‌دهند که حدود ۴ درصد افزایش توان برای توربین بدست آمده است.