نوقشت رسالة الماجستير للطالب عمر غسان عبد الكريم من كلية الهندسة جامعة البصرة قسم الهندسة الميكانيكية بعنوان دراسة عددية لأداء توربينات الرياح ذات المحور الرأسي محاكاة ثنائية وثلاثية الأبعاد وتضمنت الرسالة ، على الرغم من أن توربينات الرياح ذات المحور الرأسي (VAWTs) قد أظهرت فعاليتها في استغلال طاقة الرياح في المناطق الحضرية، إلا أنه لا تزال هناك العديد من التساؤلات غير المحلولة فيما يتعلق بالديناميكا الهوائية وأداء توربينات الرياح ذات المحور الرأسي، وخاصة فيما يتعلق بالتصميم والمنهجيات المثلى.
يتمثل الهدف الرئيسي من هذه الأطروحة في دراسة العناصر التصميمية التي تؤثر بشكل كبير على الأداء الديناميكي الهوائي لتوربينات الرياح العمودية. تشمل هذه المعايير شكل الشفرة، الصلابة، موقع محور الانحناء (x/c)و طول الوتر (c)وعدد الشفرات(N)و قطر التوربين (d ونسبة العرض إلى الارتفاع. بالإضافة إلى ذلك، يتم التحقيق في عدد التوربينات الفرعية (الأجزاء) والأقراص في نهايات الشفرات، وكذلك التواء الشفرات على طول محور الدوران.
تُظهر النتائج التحليل العددي أن سمك الشفرة بنسبة 10 إلى 12%، ونسبة الانحناء القصوى بنسبة 0 إلى 22% الموجودة عند 24 إلى 23% من وتر الشفرة تحقق معامل قوة مرتفع نسبيًا بالإضافة إلى نسبة دوران الشفرة إلى سرعة الهواء (TSR) المثلى، ومنطقة تشغيل أوسع وكفاءة عالية في النطاق. يظهر التوربين الحلزوني استقرارًا أفضل في القوة مع تنازل طفيف في قيمته. وقد لوحظ ذلك أيضًا مع زيادة التوربينات الفرعية (أجزاء التوربين). أدى إضافة الأقراص في نهايات شفرات التوربين إلى تحسين كبير في معاملات القوة. تم فحص معظم المعايير المذكورة أعلاه عند سرعات رياح مختلفة وتُشير النتائج إلى أن كفاءة التوربين تتحسن مع زيادة السرعة. يتأثر النطاق المفيد لنسبة السرعة التي ينتج عندها التوربين طاقة مفيدة بشكل كبير بهذه المعايير.
يمكن أن تمنح نتائج هذه الدراسة فهمًا أفضل لكيفية تأثير المعايير الهندسية المدروسة على الأداء الديناميكي الهوائي. أجريت الدراسة بغض النظر عن القصور الذاتي للتوربين، لذلك يمكن أخذها في الاعتبار في الأعمال المستقبلية باستخدام حالات حقيقية تم اختبارها في بيئة حقيقية أو في نفق رياح.