رسالة ماجستير في جامعة الفرات الأوسط التقنية تبحث تحسين أداء توربين سافونيوس باستخدام التحليل العددي والاختبارات العملية….

ناقشت رسالة ماجستير في الكلية التقنية الهندسية النجف بجامعة الفرات الأوسط التقنية، دراسة بعنوان:

“دراسة عددية وعملية لتأثير المعلمات الهندسية على أداء توربين الرياح من نوع سافونيوس ذو المحور العمودي”

Experimental and Simulation Study for Effect of Geometrical Parameters on the Performance of a Savonius-Type Vertical Axis Wind Turbine

وتقدّم بالرسالة الباحث (قصي محمد جبار) من قسم هندسة تقنيات ميكانيك القوى، إذ هدفت الدراسة إلى تطوير وتحسين التصميم الهندسي لتوربين سافونيوس من خلال اعتماد متغيرات هندسية شملت زاوية الميل العلوية، وزاوية توجيه الريشة، ومعامل القوس، مع دراسة تأثيرها في معامل القدرة (Cp)، ومعامل العزم (Ct)، ونسبة سرعة طرف الشفرة (TSR).

كما تضمنت الرسالة إجراء تحليل عددي ثلاثي الأبعاد غير مستقر باستخدام برنامج ANSYS-CFX بالاعتماد على نموذج الاضطراب SST k-ω لمحاكاة سلوك الجريان الهوائي، وتحليل توزيع السرعة والضغط والدوامات الهوائية حول التوربين.

وشملت الدراسة أيضاً تصميم وتصنيع نفق هوائي منخفض السرعة لإجراء الاختبارات العملية، بهدف التحقق من انتظام الجريان ودقة النتائج العملية ومقارنتها بالنتائج العددية، فضلاً عن تصنيع النموذج الأمثل للتوربين باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بالاعتماد على برنامج SolidWorks 2025 ومادة Hyper-PLA للتحقق عملياً من كفاءة النموذج المطوّر.

وركّز الباحث على تحسين الأداء الإيروديناميكي لتوربين سافونيوس وتقليل تأثير العزم السالب للريشة الراجعة، إلى جانب تعزيز انسيابية الجريان الهوائي حول التوربين، من خلال دراسة تأثير التعديلات الهندسية في سلوك الجريان واستقرار التشغيل عند سرعات رياح منخفضة ومتوسطة.

وأظهرت النتائج العددية والعملية تحسناً واضحاً في أداء التوربين، إذ ارتفع معامل القدرة (Cp) من (0.2503) في النموذج الأساسي إلى (0.2716) في التصميم المطوّر، محققاً نسبة تحسن بلغت نحو (8.5%)، مع توافق جيد بين النتائج العملية والمحاكاة العددية بنسبة خطأ أقل من (5%).

كما بيّنت النتائج تحسناً ملحوظاً في توزيع السرعة والضغط وتقليل مناطق الدوامات خلف الريشة الراجعة، ما أسهم في زيادة كفاءة استخلاص الطاقة وتحسين استقرار التوربين عند سرعات رياح تراوحت بين (5–7 m/s).

وأكدت الرسالة أن الدمج بين التحليل العددي والاختبارات العملية باستخدام النفق الهوائي المُصنّع محلياً يمثل منهجية فعالة لتطوير توربينات سافونيوس الصغيرة وتحسين أدائها في تطبيقات الطاقة المتجددة ذات سرعات الرياح المنخفضة والمتغيرة.