عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی آیرواکوستیک پره توربین باد
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2931;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67947
- تاریخ دفاع
- ۰۱ اردیبهشت ۱۳۹۴
- دانشجو
- مسعود قاسمیان
- استاد راهنما
- امیر نجات
- چکیده
- در دهه های اخیر، به علّت مسائلی از جمله آلودگی هوا، افزایش گاز های گلخانه ای و همچنین رو به پایان بودن منابع نفتی، استفاده از انرژی های تجدید پذیر ازجمله انرژی بادی برای تولید توان الکتریکی به‌عنوان جایگزینی برای منابع مرسوم مانند سوخت های فسیلی موردتوجه قرارگرفته است. به هر حال استفاده از انرژی بادی دارای مشکلاتی می باشد که مانع گسترش و محبوبیت آن می شود. یکی از عمده ترین این مشکلات آلودگی صوتی تولید شده توسط توربین های بادی می باشد. این پایان نامه به بیان نتایج آیرودینامیکی و آیروآکوستیکی حاصل از شبیه سازی میدان جریان اطراف ایرفویل NACA 0012، توربین بادی محور عمودی و توربین بادی محور افقی NREL Phase VI می پردازد. برای شبیه سازی تلاطم جریان از مدل های آشفتگی IDDES و روش شبیه سازی گردابه های بزرگ استفاده می شود. برای محاسبه نویز در دور دست تشابه آکوستیکی به کار برده می شود. ضرایب فشار بر روی سطوح فشار و مکش پره با نتایج تجربی مقایسه می گردد و قابلیت مدل آشفتگی IDDES در شبیه سازی جدایش جریان بررسی می شود. سهم هر یک از نویز-های تک قطبی، دو قطبی و چهار قطبی به‌طور جداگانه در نویز تولیدشده محاسبه می شوند. نتایج نشان می دهد که نویز¬های چهار قطبی در تولید نویز های فرکانس پایین سهم ناچیزی دارند و مجموع نویز های تک قطبی و دو قطبی در این فرکانس حائز اهمیت می باشند. امّا در فرکانس های بالا نویز-های چهارقطبی سهم عمده را ایفا می¬ کنند. اثرات سرعت باد، سرعت دورانی پره و فاصله گیرنده تا توربین بادی بر روی نویز منتشر شده بررسی می شود. نتایج نشان می دهد که نویز تولیدشده با سرعت باد و سرعت دورانی رابطه مستقیم و با فاصله گیرنده رابطه عکس دارد. با تغییر فاصله گیرنده، اندازه نویز کاهش می یابد ولی رفتار فرکانسی طیف آکوستیکی تغییری نمی کند. نتایج همچنین نشان می دهد که طیف آکوستیکی در هر سرعت دورانی یک نویز بیشینه در محدوده فرکانس پایین دارد که فرکانس آن برابر با فرکانس چرخش می باشد. واژه‌های کلیدی: آیرودینامیک، توربین بادی، آشفتگی، آیروآکوستیک، شبیه سازی گردابه های بزرگ
- Abstract
- This study presents the results of the aerodynamic and aero-acoustic prediction for flow field around NACA 0012 airfoil, Vertical Axis Wind Turbine and the NREL Phase VI Horizontal Axis wind Turbine. The Improved Delayed Detached Eddy simulation (IDDES) turbulence model and Incompressible Large Eddy Simulation (LES) is applied to obtain the instantaneous turbulent flow field. The noise predictions are performed using the Ffowcs Williams and Hawkings (FW-H) acoustic analogy. Both mean flow quantities and fluctuation statistics are studied. The capability of the Improved Delayed Detached Eddy Simulation turbulence model in massive separation is verified. The broadband noises of the turbulent boundary layers and the tonal noises due to the blade passing frequency are predicted via flow field noise simulation. The acoustic pressure spectra of the thickness, loading and quadrupole noise sources are presented and the contribution of each source in the total noise is investigated. The results indicate that the quadrupole noise has negligible influence on the tonal noises, but the combination of thickness and loading noises are the dominant noise sources at those frequencies. Further, the effect of the wind speed, rotational velocity and receiver location on the sound pressure level is investigated. The results indicate that there is a direct relation between the strength of the radiated noise and the wind speed and rotational velocity. It is concluded that Overal Sound Pressure Level (OASPL) varies with logarithmic trend with the receiver distance as it was expected. Keywords: Aerodynamic; Wind Turbine; Turbulence; Aeroacoustics; Large Eddy Simulation
