تحلیل عددی و بهینه‌سازی هندسی باهدف بهبود عملکرد دودکش خورشیدی
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.14250133Keywords:
دودکش خورشیدی, شبیه‌سازی عددی, انسیس, زاویه گلوگاه, زاویه جمع‌کننده, توان تولیدیAbstract
در این پژوهش، با استفاده از شبیه‌سازی عددی، تأثیر دو پارامتر هندسی مهم یعنی زاویه گلوگاه و زاویه جمع‌کننده بر عملکرد دودکش خورشیدی مورد بررسی قرار گرفته است. دودکش خورشیدی به‌عنوان یکی از فناوری‌های نوین تولید انرژی پاک، توانایی تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی را داراست. در این مطالعه، با استفاده از نرم‌افزار انسیس و مدل توربولانسی SST k-ω، جریان هوا درون دودکش شبیه‌سازی شده و پارامترهای مختلفی مانند سرعت جریان، دما و توان تولیدی محاسبه گردیده است. نتایج نشان می‌دهند که تغییرات در زاویه گلوگاه و زاویه جمع‌کننده تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد دودکش دارند. با بهینه‌سازی این دو پارامتر، می‌توان به افزایش قابل‌توجه توان تولیدی دست یافت. به طور خاص، نتایج نشان دادند که در زاویه گلوگاه 85 درجه و زاویه جمع‌کننده 8 درجه، بیشترین توان تولیدی حاصل می‌شود که نسبت به حالت پایه حدود 100 درصد افزایش دارد. این پژوهش نشان می‌دهد که با انجام مطالعات دقیق و شبیه‌سازی‌های عددی، می‌توان به طراحی بهینه دودکش‌های خورشیدی دست یافت و از این طریق به افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌های تولید انرژی کمک کرد.
References
[1] R. S. Aweid, O. K. Ahmed, and S. Algburi, “Performance of floating photovoltaic/thermal system: Experimental assessment,” Int. J. Energy Res., vol. 46, no. 15, pp. 24229–24242, 2022.
[2] H. H. Al-Kayiem and O. C. Aja, “Historic and recent progress in solar chimney power plant enhancing technologies,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 58, pp. 1269–1292, 2016.
[3] W. Haaf, K. Friedrich, G. Mayr, and J. Schlaich, “Solar chimneys part I: principle and construction of the pilot plant in Manzanares,” Int. J. Sol. Energy, vol. 2, no. 1, pp. 3–20, 1983.
[4] W. Haaf, “Solar chimneys: part ii: preliminary test results from the Manzanares pilot plant,” Int. J. Sustain. Energy, vol. 2, no. 2, pp. 141–161, 1984.
[5] J. Schlaich, The solar chimney: electricity from the sun. Edition Axel Menges, 1995.
[6] A. Ayadi, A. Bouabidi, Z. Driss, and M. S. Abid, “Experimental and numerical analysis of the collector roof height effect on the solar chimney performance,” Renew. Energy, vol. 115, pp. 649–662, 2018.
[7] I. Pishkar Dehkordi and B. Ghasemi, “NUMERICAL INVESTIGATION OF THE SOLAR CHIMNEY PERFORMANCE WITH THE INTERMEDIATE ABSORBING WALL,” Sharif J. Mech. Eng., vol. 35, no. 2, pp. 57–66, 2019.
[8] M. Sundararaj, N. Rajamurugu, J. Anbarasi, S. Yaknesh, and R. Sathyamurthy, “Parametric optimization of novel solar chimney power plant using response surface methodology,” Results Eng., vol. 16, p. 100633, 2022.
[9] S. S. Al-Azawiey, H. H. Al-Kayiem, and S. B. Hassan, “On the influence of collector size on the solar chimneys performance,” presented at the MATEC Web of Conferences, EDP Sciences, 2017, p. 02011.
[10] J. Li, P. Guo, and Y. Wang, “Effects of collector radius and chimney height on power output of a solar chimney power plant with turbines,” Renew. Energy, vol. 47, pp. 21–28, 2012.
[11] P. Karimipour-Fard and H. Beheshti, “Performance enhancement and environmental impact analysis of a solar chimney power plant: Twenty-four-hour simulation in climate condition of isfahan province, iran,” Int. J. Eng., vol. 30, no. 8, pp. 1260–1269, 2017.
[12] H. F. Fasel, F. Meng, E. Shams, and A. Gross, “CFD analysis for solar chimney power plants,” Sol. Energy, vol. 98, pp. 12–22, 2013.
[13] K. Ikhlef and S. Larbi, “Energy performance analysis of a solar chimney power plant with and without thermal storage system,” presented at the 6th International Conference on Automation, Control, Engineering and Computer Science ACECS-2019, İstanbul, Turkey, 2019.
[14] E. Gholamalizadeh and S. Mansouri, “A comprehensive approach to design and improve a solar chimney power plant: A special case–Kerman project,” Appl. Energy, vol. 102, pp. 975–982, 2013.
[15] D. K. Mandal, S. Pradhan, R. Chakraborty, A. Barman, and N. Biswas, “Experimental investigation of a solar chimney power plant and its numerical verification of thermo-physical flow parameters for performance enhancement,” Sustain. Energy Technol. Assess., vol. 50, p. 101786, 2022.
[16] S. K. Patel, D. Prasad, and M. R. Ahmed, “Computational studies on the effect of geometric parameters on the performance of a solar chimney power plant,” Energy Convers. Manag., vol. 77, pp. 424–431, 2014.
[17] F. R. Menter, “Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications,” AIAA J., vol. 32, no. 8, pp. 1598–1605, 1994.
