مدلسازی و تحلیل دینامیکی یک توربین باد گردابه ای

در این مقاله به مدلسازی و تحلیل دینامیکی یک توربین باد گردابه ای پرداخته شده است. توربین شامل یک استوانه صلب است که روی پایه ای انعطاف پذیر حامل یک جرم نقطه ای، نصب شده و در معرض جریان هوای آزاد قرار می گیرد. سیستم در دو جهت عرضی قادر به نوسان است و در هر دو جهت بصورت جداگانه، پیزوالکتریکی در نوک پایه برای تولید توان قرار دارد. معادلات حاکم بر سیستم با مدل کردن پایه توربین بصورت تیر یکسرگیردار و استفاده از تئوری تیر اویلر برنولی استخراج شده است. معادلات حاکم با استفاده از روش مودهای فرضی به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل شده و سپس بصورت عددی حل شده است. نتایج حاصل با نتایج بدست آمده از پژوهش های پیشین اعتبارسنجی شده است. اثر تغییر پارامترهای سیستم بر میزان تولید انرژی مورد مطالعه قرار گرفته است. با بررسی اثر سرعت باد بر مقدار توان تولیدی، مشاهده می شود که حداکثر توان، در سرعت قفل شدگی حاصل می شود. با تغییر مکان جرم نقطه ای روی پایه، فرکانس طبیعی و سرعت قفل شدگی نیز تغییر می کند. بنابراین می توان با قرار دادن جرم نقطه ای در موقعیت دلخواه، فرکانس طبیعی سیستم را با فرکانس باد هماهنگ نموده و بیشترین توان تولیدی را داشت.