اغلب توربین های بادی فراساحلی دارای فونداسیون های شمعی از نوع مونوپایل قطور هستند. نیروی اصلی اعمالی بر این توربین ها باد است که در راستاهای مختف بر سازه اعمال می شود. در این مقاله، تأثیر تغییر راستای بارگذاری باد بر پاسخ شمع های توربین های بادی فراساحل با انجام شبیه سازی عملکرد سیستم خاک-شمع در نرم افزار فِلَک سه بعدی (FLAC 3D)، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، با استفاده از مدل سطح مرزی ارائه شده توسط دافالیاس و منظری برای شبیه سازی رفتار خاک و با در نظر گرفتن حالت بحرانی و پلاستیسیته مدلِ سطح مرزی، اثرات سخت شدگی و نرم شدگی ماسه بر بارگذاری تناوبی ناشی از باد در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد، در شمع های قطور تغییر راستای بارگذاری، باعث کاهش 16 درصدی حداکثر تغییرمکان افقی و چرخش سرشمع نسبت به حالت بارگذاری تک جهته می گردد. این اختلاف در خصوص تغییرمکان قائم حدود 2 برابر است. تغییرمکان ماندگار در راستای افقی و چرخش ماندگار نیز به ترتیب حداکثر 13 و 18 درصد کاهش داشته اند. اعمال بارگذاری متناوب در راستاهای مختلف سبب حرکت رو به بالای شمع شده تا جایی که پس از اتمام بارگذاری، شمع نسبت به تراز اوّلیه خود بالاتر قرار می گیرد. به طور کلی، تغییر راستای بارگذاری در بارگذاری متناوب باد باعث تغییر قابل ملاحظه ای در پاسخ شمع می شود، هر چند مقادیر این اختلاف در پارامترهای مختلف و حالت های مختلف بارگذاری متفاوت است.

تبدیل برق از باد به نیروی الکتریکی توسط توربین های بادی کوچک برای تولید برق کمک زیادی می کند. از آن ها می توان برای ساخت شبکه های مختلف از جمله شبکه های مستقل، متصل به شبکه و یکپارچه استفاده کرد. با توجه به اندازه و محل نصب، توربین های بادی کوچک برای کاربرد در جریان های رینولدز کم مناسب است. با هدف توسعه یک توربین بادی محور عمودی دریایی با پره متخلخل در این پژوهش، شبیه سازی هایی بر روی ایرفویل های مختلف پروفیل های NACA سری 4، سری 5 و Selig در اعداد مختلف رینولدز 60000، 100000 و 140000 با استفاده از مدل استریم تیوب دوتایی چندگانه با تصحیح افت نوک انجام شد. علاوه بر مشخصات پره، پارامترهای طراحی توربین مانند نسبت ابعاد و نسبت استحکام نیز با تغییر ارتفاع و وتر پره بررسی شد. این مقاله تحلیلی را برای طراحی یک توربین بادی محور عمودی سه پره برای افزایش عملکرد آیرودینامیکی آن از نظر ضریب توان ارائه می کند. رویکرد لوله جریان چندگانه دوگانه (DMST) با در نظر گرفتن تصحیح تلفات نوک، یک روش موثر پیش بینی عملکرد دقت مرتبه پایین تر برای تجزیه و تحلیل طیف گسترده ای از طراحی های توربین به شیوه ای مقایسه ای با هزینه محاسباتی قابل توجهی کم تر است. این مطالعه ایرفویل SeligS1046 را برای آزمایش های تونل باد در اعداد وتر هدف رینولدز در محدوده رینولدز ذکر شده مناسب نشان داد. نسبت ابعاد در اعداد مختلف رینولدز، در نسبت ابعاد 1.0 در اعداد رینولدز کم تر و همچنین بالاتر در محدوده خوبی از TSR مناسب تر می باشد. همچنن نسبت استحکام 0.17 برای افزایش عملکرد توربین در محدوده آزمایش شده مناسب است.

با افزایش روز افزون استفاده از انرژی بادی، توربین های بادی فراساحلی سهم قابل توجهی از تولید این انرژی را بر عهده گرفته اند. این توربین ها به دلیل قرارگیری در محیط دریا متحمل بارهای دینامیکی قابل توجه و طولانی مدت می شوند. وجود چنین بارهایی موجب ایجاد خستگی در اعضای مختلف سازه های فراساحلی و این نوع توربین ها می شود. خرابی بواسطه خستگی، یکی از اصلی ترین دلایل خرابی در سازه های فراساحلی به شمار می آید. یکی از بهترین راههای کاهش بارهای خستگی، کاهش ارتعاشات در سازه است. در این مطالعه بمنظور کاهش ارتعاشات در توربین، از یک میراگر جرم تنظیم شونده با جرم های مختلف، در قسمت ناسل توربین بهره گرفته شده و میزان کاهش ها ارتعاشات در درجات آزادی مختلف توربین با حضور میراگرها مورد بررسی قرار گرفته است. مدلسازی میراگرها بواسطه کد FAST-SC انجام پذیرفته است. نتایج نشان می دهد که حضور میراگر در ناسل توربین می تواند موجب کاهش گشتاورهای پای برج توربین و نتیجتا کاهش بارهای خستگی در برج توربین می شود. می توان چنین عنوان نمود که افزایش جرم میراگر تا حدود 21 تن، می تواند موجب کاهش قابل توجه تر ارتعاشات مختلف گردد. همچنین نتایج حاکی است که کاهش گشتاورهای پای برج توربین به دلیل کاهش ارتعاشات می تواند موجب افزایش زمان لازم تا خرابی توربین (طول عمر توربین) شود.

مطالعه پیش رو به بررسی طراحی و استفاده از توربین های بادی محور عمودی برای استخراج نیرو در منطقه چاه نیمه زابل می پردازد. در استان سیستان و بلوچستان به دلیل گستردگی و موانع اقلیمی، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر می تواند به رفاه مردم کمک زیادی کند. با استفاده از داده های هواشناسی این استان، میانگین سرعت باد در منطقه چاه نیمه 6.4 متر بر ثانیه برآورد شده است. ابتدا 4 ایرفویل با بالاترین ضریب بالابر به درگ برای طراحی توربین بادی انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفته است. با انتخاب بهترین ایرفویل از بین چهار ایرفویل مورد بررسی، یک توربین بادی با 3 اندازه تیغه و شعاع روتور مختلف طراحی کرد. توربین بادی که با طول پره 3 متر و شعاع روتور 1.5 متر طراحی شده است بهترین عملکرد را دارد. توربین بادی محور عمودی در 4 مدل با تعداد پره های 3، 5، 7 و 9 مورد بررسی قرار گرفته است. از بین توربین های بادی مورد بررسی، بهترین توربین بادی با 7 پره انتخاب شد. کاهش سرعت باد قبل از پره ها تحت تأثیر سالیدیته توربین بادی است. مطالعه اگزرژی توربین بادی برای بررسی اثرات محیطی مانند رطوبت و دما بر عملکرد توربین های بادی در منطقه آب و هوایی زابل مورد استفاده قرار گرفته است. راندمان اگزرژی توربین بادی 3 پره و 7 پره طراحی شده برابر با 45 و 75 درصد است که تأثیر دما و رطوبت نسبی را بر راندمان توربین بادی در یک منطقه آب و هوایی نشان می دهد.

در این تحقیق، شرایط آب وهوایی بر بازده توربین بادی با رویکرد اگزرژی بررسی شده است. سرعت باد در دو منطقۀ آب وهوایی مختلف ایران با فاصلۀ تقریبی 1200 کیلومتر به نام های اردبیل و مروست بررسی شده است. تراکم انرژی باد اردبیل برابر با 66 کیلووات بر متر مربع و مروست برابر با 123 کیلووات بر متر مربع است. تولید برق با استفاده از توربین بادی 10 کیلوواتی در منطقۀ اردبیل MWh 3/2 و در منطقۀ مروست MWh 2/3 در سال است. بیشترین راندمان اگزرژی توربین بادی در منطقۀ اردبیل 48/0 و بیشترین راندمان اگزرژی در منطقۀ مروست 18/0 است. میزان کاهش تولید گاز CO2 با استفاده از توربین بادی در مقایسه با نیروگاه های گازی و دیزلی در اردبیل 1/1 و 1/2 تن و در مروست 5/1 و 9/2 تن در سال است. این میزان کاهش گاز گلخانه ای CO2 در سال برابر است با استفاده از یک منطقۀ جنگلی 1000 متر مربع تا 3000 متر مربع. با توجه به این بررسی می توان نتیجه گرفت که علاوه بر سرعت باد، رطوبت هوا نیز نقش بسزایی در انتخاب، نصب و راه اندازی توربین بادی در منطقه دارد. با توجه به این بررسی می توان دریافت که در منطقۀ اردبیل با سرعت کمتر باد، توربین بادی بازده اگزرژی بالاتری نسبت به منطقۀ مروست دارد و می توان نتیجه گرفت که توربین بادی در منطقۀ اردبیل عملکرد بهتری داشته است.

نیروی تراست، یکی از مهمترین نیروهای دینامیکی است که در تمام دوره کارکرد توربین بادی بر آن وارد می شود. روش معمول جهت تعیین پاسخ نیروی تراست، استفاده از روش اجزاء محدود است. روش اجزاء محدود اگرچه از دقت بالایی برخوردار است اما بسته به مدل سازی فونداسیون و مدل سازی تغییرات نیروی محوری در برج توربین باد، می تواند حجم محاسبات را به شکل قابل توجهی افزایش دهد. در این مقاله برای کاهش حجم محاسبات و افزایش سرعت تحلیل، بجای استفاده از روش اجزاء محدود، از روش ماتریس انتقال استفاده شده است. برای این منظور، فونداسیون توربین باد با استفاده از مدل DS، مدل سازی شده و روابط مورد نیاز جهت تعیین پاسخ نیروی تراست استخراج گردید. سپس در چندین مطالعه موردی به بررسی موارد موثر در نیروی تراست از جمله تغییرات ضریب مکش، تغییرات سرعت باد و تغییرات جرم ناسل پرداخته شده و نتایج حاصل از روش ماتریس انتقال با نتایج حاصل از روش اجزاء محدود، روش دینامیک سیستم های چند عضوی (MBD)، روش تحلیلی و داده های تجربی مورد مقایسه قرا گرفته است که علیرغم هزینه محاسباتی اندک، توافق خوبی را با نتایج فوق نشان می دهد. مطالعه انجام شده نشان می دهد که در ارتعاشات ناشی از نیروی تراست، برج توربین باد در فرکانس هایی برابر با نصف فرکانس طبیعی به تشدید می رسد. بنابراین در طراحی برج توربین باد، علاوه بر فرکانس های طبیعی، باید پاسخ برج توربین باد در فرکانس های 0.5´wn نیز مورد مطالعه قرار گیرد.