عنوان پایان‌نامه
طراحی و شبیه سازی عددی یک توربین محوری جریان اقیانوسی و تحلیل پارامتر های موثر بر عملکرد آن
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2748;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64793
- تاریخ دفاع
- ۱۶ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- محسن وحیدزاده
- استاد راهنما
- علیرضا ریاسی
- چکیده
- تامین انرژی یکی از اساسی‌ترین پیش‌نیازهای توسعه‌ی اقتصادی و بهبود کیفیت زندگی بشر است. دیری نخواهد پایید که سوخت‌های فسیلی به اتمام می‌رسند و بحران انرژی تمامی جنبه‌های زندگی بشر را تحت‌اشعاع خود قرار خواهد داد. توسعه‌ی روزافزون، نیاز به استفاده از انرژی در جهان و مشکلات ناشی از مصرف سوخت‌های فسیلی از قبیل آلودگی هوا، گرم شدن زمین، اثرات گلخانه‌ای، باران‌های اسیدی و پخش گازهای آلاینده، لزوم رویکرد به منابع جدید انرژی پاک و تجدیدپذیر را ایجاب کرده است انرژی موجود در دریاها، می‌تواند یکی از این منابع جایگزین برای تولید انرژی در دنیا باشد. با توجه به نوار شمالی و جنوبی کشورمان که در مجاورت با دریا خزر، دریای عمان و خلیج فارس است، استفاده از این نوع انرژی قابل توجه و مطالعه می باشد. یکی از روش های استحصال انرژی از این پتانسیل استفاده از توربین های جریان محوری می باشد که در این پایان نامه مطالعه شده است. در این تحقیق، یک توربین محوری جریان اقیانوسی با استفاده از تئوری ترکیبی BEM و CFD طراحی و تحلیل شده است. پس از استخراج هندسه اولیه، در مرحله‌ی بعد، این هندسه در نرم‌افزار Solidworks مدل شده است تا آماده‌ی شبیه‌سازی CFD شود. برای شبیه‌سازی و تحلیل CFD از نرم‌افزار ANSYS-CFX استفاده شده است. در این نرم افزار میدان سه بعدی جریان با حل معادلات پیوستگی ومومنتوم و استفاده از مدل توربولانس مناسب حل شده اند. پس از تحلیل CFD توربین، نتایج این روش و تئوری BEM با هم مقایسه شده است که نشان می‌دهد دو روش در تطابق خوبی قرار دارند اما تئوری BEM میزان توان خروجی را بیش از CFD پیش بینی می کند. در نهایت با تغییر تعدادی از پارامترهای موثر بر عملکرد توربین، یک هندسه‌ی اصلاح شده برای روتور به دست آمده است. در تحلیل دو هندسه، عملکرد هندسه‌ی اصلاح شده تا حدود 30% افزایش یافته است. در نهایت عمق نصب توربین و پدیده کاویتاسون نیز مورد تحلیل قرار گرفته است که نشان می دهد عمق نصب برای نوار جنوبی کشور و توان 40 کیلووات باید بیشتر از 10 متر باشد. واژه‌های کلیدی: انرژی اقیانوسی، توربین جریان محوری، تولید انرژی.
- Abstract
- Global environmental concerns in the past few decades have lead researchers to focus on new resources for world’s increasing energy demand. Marine energy is a reliable and clean source of energy that could be harvested on many places around the world. Northern part of Iran has sites with a great potential for exploiting this source of energy. In this article, a Marine Current Turbine (MCT) is designed and analyzed by Blade Element Momentum Theory (BEMT). Then Computational Fluid Dynamics (CFD) is used to further examine the proposed design and verify the results. The results shows that BEMT tends to overpredict the performance of the turbine. In the end, a parametric study is performed to reach a configuration with better performance. The revised configuration is proven to have around 30% improvement comparing to the initial configuration near the design conditions. Keywords: Blade Element Momentum Theory, CFD, Marine Current Turbine, Power Generation
