عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار غیرخطی آیروالاستیسیته پرهء کامپوزیت توربین باد
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوافضا - سازمان های هوافضایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75466;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75466
- تاریخ دفاع
- ۰۷ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- سیدسعید مظفریان
- استاد راهنما
- شاهرخ شمس
- چکیده
- ایرانیان از دیرباز با انرژی باد و کاربردهای آن آشنایی داشته و بهره‌های فراوانی در استفاده از این نوع انرژی برده‌اند. انسان قرن حاضر با واقعیت اتمام انرژی‌های تجدید ناپذیری چون نفت و گاز روبرو است، لذا در صدد دستیابی، طراحی و نیز بهینه‌سازی استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر است. انرژی باد از جمله منابع تجدیدپذیری است که مظاهر مشخص بهره‌برداری از آن توربین‌های بادی هستند. در این پایان‌نامه، ابتدا به توضیح توربین باد و انواع آن پرداخته خواهد شد و با توضیح پارامترهای توربین باد نوع محور افقی به بررسی مدل‌های آیرودینامیک پرداخته خواهد شد. تلفیق آیرودینامیک‌های وگنر و روش ممنتوم المان پره (BEM) به عنوان یک نوآوری، مد نظر پژوهش حاضر است. در مدل ممنتوم ناپایای المان پره، توزیع سرعت نسبی با فرض صلب بودن پره، در طول پره بدست می‌آید. از طرفی در مدل وگنر، پره به صورت انعطاف پذیر در نظر گرفته می‌شود. در این مدل سرعت ورودی به معادلات وگنر برای هر المان تابعی از موقعیت المان، سرعت دوران و سرعت دنباله جریان پشت پره می‌باشد. از تلفیق این دو مدل، مدل جدیدی به نام مدل ممنتوم ناپایای المان پره انعطاف پذیر (Flexible Unsteady Blade Element Momentum) بدست می‌آید که هم مزایای مدل وگنر و هم مزایای مدل ممنتوم ناپایای المان پره را دارد. در مرحله بعد، معادلات غیرخطی حاکم بر سازه تیر چرخان کامپوزیتی (پره تورین باد) استخراج می‌شود. اساس مدل سازه پره کامپوزیت مورد مطالعه، تیر-اولر برنولی است که با اضافه کردن عبارات دورانی به انرژی جنبشی و معادلات مواد کامپوزیت به انرژی پتانسیل، معادلات این مدل ایجاد می‌شود. سپس با همبند کردن معادلات سازه کامپوزیت و آیرودینامیک مورد نظر، معادلات آیروالاستیک انتگرالی-دیفرانسیلی غیرخطی حاکم بر سیستم به‌دست خواهد آمد. با حل این معادلات به روش گالرکین، رفتار زمانی درجات آزادی، سرعت و فرکانس شروع ناپایدای و رفتار پس از شروع ناپایداری به‌دست خواهد آمد. برای بخش آیرودینامیک و سازه برنامه‌های کامپیوتریی به‌طور مجزا نوشته خواهد شد و با همبند کردن آنها برنامه کامپیوتری آیروالاسیتیسیته برای پره توربین باد تولید خواهد شد. نتایج برنامه‌های کامپیوتری آیرودینامیک و سازه با نتایج مراجع، اعتبارسنجی و مقایسه خواهند شد. نتایج برنامه کامپیوتری آیروالاسیتیسیته برای یک مدل پره از جنس
- Abstract
- Wind energy and its applications, has been performed for decades especially in Iran. On the other hand, unrenewable energy resources like gas and petrolium will be decreased by the time therefore; design and optimization of unrenewable resources of energy should be considered. Wind energy is one of the unrenewable resources that utilized epecially in wind turbine. In the present research, first, wind turbine, its kinds and relative parameters in order to investigation of aerodynamic model will be discussed. The combining of the WAGNER aerodynamic and blade element momentum (BEM) has been considered as a novel in this project. At the instability blade element momentum, relative velocity along longitudinal direction could be obtained by assuming solid blade, whereas, at the WAGNER model, a flexibal blade could be assumed. In the model, input velocity to the WAGNER model is a function of element position, rotational velocity and back steam of blade velocity. By combining of these two couple of models, a new model called "Flexible Unsteady Blade Element Momentum" was proposed that has both the WAGNER and unsteady blade element momentum (BEM) advantages. Then, structural nonlinear equation extracted for composite rotational blade (wind turbine blade). Fundamental of structural composite blade model is based on EULER-BERNOLI beam that created by adding rotational phrase to the kinetic energy and composite materials equation to potential energy. After that, by combining the composite structure and considered aerodynamic equations, nonlinear integral-diffrential aero-elasticity can be obtained. By solving the equations according to the Galerkin method, degree of freedom behaviour, velocity, unsteady beginning frequency and post beginning behaviour can be obtained. For aerodynamic and structure section, computer pogram exected, individually. Then by coupling of these items, aerodynamic computer program will be discussed for wind turbine blade. Aerodymic and structure codes
