عنوان پایان‌نامه
طراحی و تحلیل عددی یک نیروگاه موج اقیانوسی با استفاده از بستر نوسانی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2645;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 63574
- تاریخ دفاع
- ۲۷ خرداد ۱۳۹۳
- دانشجو
- سیدحامد فاطمی
- استاد راهنما
- سیداحمد نوربخش, علیرضا ریاسی
- چکیده
- انرژی‌ها به دو دسته تجدید پذیر و تجدید ناپذیر تقسیم می‌شوند، انرژی‌های تجدیدشونده مانند باد، برق آبی و خورشیدی چون فاقد آلودگی ناشی از گازهای گلخانه‌ای است و به محیط زیست صدمه‌ای نمی‌زند، مورد توجه جهانیان قرار گرفته و به‌سرعت در حال گسترش است به ویژه آنکه سرمایه گذاری در آن‌ها نیز به دلیل پایان‌ناپذیر بودن منابع، منطقی‌تر به نظر میرسد امروزه مردم جهان به‌سرعت در حال گرویدن به‌سوی بهره‌وری از انرژی‌های تجدیدشونده هستند، در این میان انرژی امواج اقیانوس جایگاه خاصی در دنیا پیدا کرده است. یکی از روش های استحصال انرژی موج استفاده از توربین های محوری با هد پایین، است. در این پایان نامه عملکرد یک توربین محوری موج اقیانوسی از نوع ولز که بر روی بستر نوسانی شناور نصب می شود، به صورت عددی مطالعه و بررسی شده است. طول بستر نوسانی برابر با طول موج اقیانوس بوده که توربین ولز در وسط آن قرار دارد. این طراحی سبب دو برابر شدن دبی ورودی به توربین و در نتیجه افزایش توان آن می شود. در این راستا معادلات حاکم شامل پیوستگی و مومنتوم با در نظر گرفتن مدل توربولانس k-? SST در دستگاه مختصات دوار حل شده اند. نتایج از طریق استقلال حل از شبکه و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی راست آزمایی شده اند. پس از راست آزمایی نتایج پارامترهای مهمی مانند لقی نوک، شکل پروفیل پره، صلبیت، نسبت شعاع هاب به نوک معرفی و بررسی شده اند. پس از تغییر پارامترهای مختلف، نتایج نشان می دهند که با کم کردن لقی و رساندن آن به میزان 2% وتر، بازده تا حدود 35% افزایش پیدا می کند. همچنین با تغییر زاویه پره نسبت به نوک آن از صفر تا 12 درجه در نسبت سرعت های مختلف، میزان بازده در نقاط خارج از طراحی بهبود پیدا کرده است. استفاده از پره با پروفیل متغیر باعث به تعویق افتادن پدیده استال در مقاطع نزدیک هاب می شود. در انتها نتایج نشان می دهند که استفاده از پره های راهنما بین طبقات توربین سبب افزایش راندمان تا حدود 9 درصد شده است. واژه های کلیدی: توربین ولز، موج دریا، پدیده استال، حل عددی
- Abstract
- Nowadays, using renewable energies, especially ocean wave energy, is of importance in the world. One of the methods by which this energy can be harnessed is through using axial turbines with low head. In this study, performance of an ocean wave axial turbine of Wells type installed on the floating oscillating platform has been numerically studied. The length of the oscillating platform is equal with the wave length of the ocean and the Wells turbine is installed at the center of oscillation platform. This design causes the inlet flow rate to be doubled which in turn increases the power. In this way, the governing equations include continuity and momentum equations have been solved considering k-? SST turbulence model in the rotating frame. The obtained results have been verified through mesh independency analysis and have been validated by comparison with the available experimental data. The results show that with decreasing the clearance by 2% of the chord length, the maximum efficiency, which is approximately 35%, will be gained. Moreover, by varying the blade angles from 0 to 12° at the different flow coefficients, the turbine performance is improved at the off-design points. Also, employing a blade with variable profile will lead to postponing stall phenomena. Moreover, employing multistage turbines with guide vanes at the mid stage can improve efficiency by 9 percent. Keywords: Wells Turbine, ocean wave, Stall, CFD
