عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی چند هدفه و بررسی عددی توربین های محور افق جریان جزر و مد
- رشته تحصیلی
- مهندسی انرژیهای جدید پذیر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 287169;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70434
- تاریخ دفاع
- ۲۳ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- نارک بابایان اقاقانی
- استاد راهنما
- فاطمه راضی آستارایی, مجتبی طحانی
- چکیده
- مدیریت مصرف انرژی و منابع آن، امری است که کلیه ی کشورها با آن مواجه هستند. انرژی های تجدیدپذیر منابعی هستند که می توانند انرژی فراوانی را به صورت رایگان برای بسیاری از کشورهای جهان تامین نمایند. انرژی خورشیدی، انرژی زمین گرمایی، انرژی بیومس، انرژی بادی، انرژی اقیانوسی و غیره، از جمله انواع انرژی های تجدیدپذیر می باشند. انرژی اقیانوسی می تواند منبع عظیمی از انرژی برای کشورهایی باشد که در مجاورت اقیانوس قرار دارند. انرژی جزر و مد یکی از انواع انرژی های اقیانوسی می باشد که روش های متفاوتی به منظور جذب و استحصال آن وجود دارد. یکی از این روش ها، استفاده از توربین های محور افق می باشد که انرژی جنبشی موجود در جریان جزر و مدی را دریافت و به الکتریسیته تبدیل می نماید. مطالعات فراوانی در زمینه ی توربین های محور افق جریان جزر و مدی صورت گرفته است. این مطالعات شامل مدل سازی، شبیه سازی و ساخت نمونه های آزمایشگاهی می باشد. سرعت جریان جزر و مدی در طول روز متغیر می باشد، بنابراین انرژی جنبشی جزر و مد نیز متغیر خواهد بود. در صورتی که توربین جزر و مد طراحی بهینه ای نداشته باشد، نمی تواند بیشینه انرژی جنبشی را جذب نماید. بنابراین بهینه سازی طراحی توربین های جزر و مدی از اهمیت بالایی برخوردار است و مطالعات بسیار کمی در این زمینه انجام شده است. در پایان نامه ی حاضر، سعی شده است بهینه سازی تک هدفه و چندهدفه توربین های محور افق جریان جزر و مدی با استفاده از الگوریتم های فراابتکاری بررسی شود. الگوریتم های بهینه سازی فراابتکاری روش های بسیار مناسبی برای بهینه سازی توابعی هستند که رفتار ناشناخته و پیچیده ای دارند. الگوریتم های انتخابی عبارتند از: (1) الگوریتم ژنتیک، (2) الگوریتم اجتماع ذرات، (3) الگوریتم کرم شب تاب، (4) الگوریتم جست و جوی فاخته و (5) الگوریتم گرده افشانی گل. به منظور محاسبه ی ضریب توان توربین از تئوری بسیار محبوب و پر کاربرد المان پره و تکانه استفاده شده است و تئوری اشاره شده با الگوریتم های بهینه سازی مذکور ترکیب شده است. توابع هدف انتخابی عبارتند از ضریب توان و گشتاور راه اندازی و متغیرهای انتخابی نیز وتر و زاویه ی پیچش مربوط به هر مقطع در طول پره می باشد. نتایج بهینه سازی نشان دادند که کلیه ی الگوریتم ها قادر به بدست آوردن هندسه ای هستند که ضریب توان آن بیش تر از ضریب تو
- Abstract
- Energy consumption and also energy resources management are problems that each country is facing with them. Renewable energy resources can provide lots of free energy for most countries of the world. Solar energy, geothermal, biomass, wind, ocean and etc. are some examples for renewable energies. Ocean energy can be a very large resource for countries which are near the ocean. Tidal energy is one of the shapes of ocean energy and different methods exist for extracting this energy. One of these methods is the utilization of horizontal axis tidal current turbines which extract the kinetic energy of tides. Different research studies exist in literature that analysis the performance of tidal turbines. These studies include the simulation and modeling of tidal turbines and also developing experimental setups for tidal turbines. The velocitiy of tides varies in different hours of the day. Therefore if the turbine has an optimized geometry it can extract the maximum energy of tides in different hours. According to this, optimization of tidal turbines has a great importance and few studies exist in this field. In this thesis, single objective and multi objective optimization of tidal turbines is studied using Meta heuristic algorithms. Meta heuristic algorithms are suitable methods for optimization of functions which have complex and unknown characteristics. The algorithms which are chosen for this purpose are: (1) Genetic Algorithm (GA), (2) Particle Swarm Optimization (PSO), (3) Firefly Algorithm (FA), (4) Cuckoo Search (CS) and (5) Flower Pollination Algorithm (FPA). For the purpose of calculating the power coefficient of the turbine, the Blade Element Momentum (BEM) theory which is a popular theory in this field, has been used and has been combined with the optimization algorithms. The selected objective functions are power coefficient and produced torque on stationary balde. Twist and choed distribution across the blade span are considered as decision variables. The r
