عنوان پایان‌نامه
مطالعه عددی وقوع کاویتاسیون در توربین های جریانی جزر و مدی با بستر شناور
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی-ماشینهای آبی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2967;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 69064
- تاریخ دفاع
- ۲۹ تیر ۱۳۹۴
- دانشجو
- رامین نوروزی
- استاد راهنما
- علیرضا ریاسی
- چکیده
- در دهه های اخیر، کشورهای صنعتی علاقه ی زیادی به سمت انرژی های جزر و مدی به عنوان یک منبع تمیز و تجدید پذیر انرژی نشان داده اند. قسمت های جنوبی ایران ناحیه ی مناسبی برای استفاده از این انرژی می باشد. در این ناحیه، جریان ها، بیشتر جزر و مدی هستند. توربین های جزر و مدی شناور به عنوان وسیله ای برای استخراج انرژی جزر و مدی معرفی شده اند. در این پایان نامه، روش های CFD را برای شبیه سازی رفتار جریان، در اطراف این دستگاه استفاده کردیم. متناسب با شدت و فرکانس امواج های اقیانوسی، توربین ممکن است که در خطر پدیده ی کاویتاسیون قرار بگیرد. برای شبیه سازی وقوع این پدیده، یک روش عددی برای طراحی، آنالیز و پیش بینی عملکرد توربین، با در نظر گرفتن تاثیر امواج، معرفی شد. مدل سیال با ابعاد مناسب طراحی گشت. برای مدل کردن امواج بلند دریا از تئوری استوکس مرتبه پنجم استفاده شد. نتایج حل گذرا با نتایج تجربی موجود مقایسه شد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که با افزایش دامنه، نسبت سرعت نوک پره و عمق قرار گیری پره توربین، بار اعمالی روی شفت و ضریب عملکرد توربین شروع به نوسان می کند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در مقایسه با توربینی که در جریان یکنواخت قرار دارد، کانتور های فشار و سرعت متعاقبا دچار نوسان می شوند. در نتیجه این تغییر در کانتور های فشار احتمال رشد حباب ها بر روس سطح پره و وقوع کاویتاسیون افزایش می یابد. نتایج حاصل از این تحقیق، اطلاعات مناسبی را برای تعیین عمق مناسب قرار گیری پره های توربین شناور و سرعت نوک مناسب، جهت جلوگیری از پدیده های شکست و کاویتاسیون نامطلوب فراهم کند.
- Abstract
- In the last decade, there has been a growth of interest in tidal power as a renewable and clean source of energy. Southern part of Iran is a well placed in this regard, as the currents in this area are primarily tidal. Floating Tidal Turbine (FTT) is widely used as an extraction devise for tidal energy. In this thesis, CFD methods has been conducted on this devise. Based on amplitude and frequency of ocean waves, turbine is subjected to cavitation phenomena. A numerical study was conducted to design, analysis and predict hydrokinetic performance of turbine with and without extreme surface waves. The fluid model has been created with appropriate dimensions. In order to model the high amplitude of wave ocean wave, Stockes 5th order theory for surface waves is used. Numerical results transient solution have been compared to available experimental data. The simulation results demonstrate that by increasing the wave amplitude, tip speed ratio (TSR) and installation depth of turbine from the free surface, shaft loads and power coefficient of the turbine experience oscillate respectively. The simulation results demonstrate that compared with turbine only rotating in constant inflow, pressure and velocity contours experience oscillation respectively. Due to this oscillation in pressure contoure, possibility of cavitation increases. The results of this study can provide data to choose appropriate installation depth for turbine to obtain higher power coefficient and avoid undesirable phenomena e.g. fatigue and cavitation.
