ارائه‌کننده: امیرحسین جاهد مغانلو                                                   

استاد راهنما: جناب دکتر سعید کریمیان

استاد ناظر داخلی: دکتر ابراهیم کدیور

استاد ناظر خارجی: دکتر رسول عسگری

تاریخ: 1405/03/05

ساعت: 11 صبح

مکان: دانشکده مهندسی مکانیک، کلاس 154

چکیده:

نیاز روزافزون به سامانه‌های تجدیدپذیر با ضریب ظرفیت بالا، توسعه نیروگاه‌های دودکش خورشیدی را به سوی طرح‌های هیبریدی و هندسه‌های پیشرفته سوق داده است. در این راستا، پژوهش حاضر به مطالعه پارامتری یک سیستم دودکش خورشیدی-بادی با خروجی همگرا می‌پردازد که در آن یک توربین محوری منفرد به‌صورت مجزا در سه موقعیت مختلف شامل قبل از دودکش، ابتدای دودکش و انتهای دودکش در دهانه نازل همگرا نصب شده و عملکرد سیستم از طریق حل عددی دوبعدی با تقارن محوری ارزیابی می‌شود. هدف اصلی، تحلیل تأثیر هم‌زمان موقعیت توربین، پرش فشار توربین (در بازه صفر تا ۴۸۰ پاسکال) و شار حرارتی کلکتور (در سطوح ۲۰۰، ۶۰۰ و ۸۰۰ وات بر مترمربع) بر دو کمیت کلیدی سرعت و دمای میانگین خروجی از دودکش است. نیروگاه شامل کلکتوری به شعاع ۱۲۲ متر، دودکشی به ارتفاع ۲۰۰ متر و خروجی همگرا می‌باشد.

 شبیه‌سازی‌ها در نرم‌افزار ANSYS Fluent 2021 R1 به‌صورت دوبعدی با تقارن محوری، پایا و با مدل آشفتگی RNG k-ε و توابع دیواره استاندارد انجام شده است. اعتبارسنجی مدل عددی با نتایج Xu و همکاران (۲۰۱۱) تطابق بسیار خوبی (خطای زیر 4% در سرعت و  5/1 %در دما) نشان داد. توربین به‌صورت دیسک محرک با پرش فشار مدل‌سازی شد. نتایج نشان داد که موقعیت انتهایی (گلوگاه همگرا) به‌دلیل تداخل گرادیان‌های شدید فشار، از نظر عددی ناپایدار بوده و امکان استحصال توان در آن وجود ندارد. در مقابل، موقعیت قبل از دودکش با حداکثر توان خروجی ۳۲۸.۵ کیلووات (در شار ۸۰۰ وات بر مترمربع و پرش فشار ۴۸۰ پاسکال)، افزایش ۱۳۵٪ نسبت به بهترین حالت موقعیت ابتدای دودکش  از خود نشان داد.

 علت این برتری، بهره‌گیری هم‌زمان از اثر انسداد توربین و اثر ونتوری خروجی همگرا شناسایی شد. این یافته، یک دستورالعمل طراحی نوین ارائه می‌دهد: در دودکش‌های خورشیدی همگرا، توربین بایستی در اولین مقطع ممکن پس از کلکتور، یعنی در ناحیه خم قبل از دودکش نصب گردد.