عنوان پایان‌نامه
طراحی و بهینه سازی پره برای توربین های هیدرولیکی محوری با هد خیلی پایین (VLH)
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3413;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77836;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3413;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77836
- تاریخ دفاع
- ۱۵ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- مختار محمدی
- استاد راهنما
- علیرضا ریاسی
- چکیده
- امروزه استفاده از از انرژی برق- آبی در جهان به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر بطور چشم گیری گسترش یافته است. یکی از روش های استحصال این انرژی استفاده از توربین های محوری با هد خیلی کم در رودخانه ها می باشد. در این تحقیق، طراحی و بهینه سازی یک توربین آبی محوری با هد خیلی کم ( 2.9 متر) انجام شده است. گام اول در بهینه سازی توربین، تولید هندسه اولیه مناسب می باشد. برای این منظور از روش طراحی یک بعدی مبتنی بر قانون اویلر استفاده شده است. پیشرفت الگوریتم های محاسباتی در طراحی و تخمین عملکرد توربین های آبی نقش بسزایی داشته است. در این تحقیق شبکه توسط قسمت مش نرم افزار انسیس ایجاد و سپس میدان سیال با حل سه بعدی معادلات ناویر- استوکس در سی. اف. ایکس برای رانر شبیه سازی شده است. بهینه سازی این هندسه با بهینه کردن نسبت ضریب برا به پسا برای مقاطع مختلف پره به دست می آید. از روش سی. اس. تی جهت پارامترسازی و از نرم افزار ایکس-فویل برای استخراج مشخصه های جریانی ایرفویل استقاده شده است. سپس ضرایب ایرفویل با کمینه کردن نسبت پسا به برا توسط الگوریتم اف. مین. سرچ نرم افزار متلب اصلاح شده اند. نتایج نشان می دهد که راندمان در نقطه کاری در هندسه بهینه شده حدود 2.4 درصد افزایش یافته است. واژه های کلیدی توربین، هد بسیار کم، طراحی، بهینه سازی CST، ایرفویل.
- Abstract
- Utilization of hydro-power as renewable energy source is developed in the world now significantly. Using very low head axial turbines in rivers is one of the ways to obtain this energy. In this research, design and optimization of an axial hydraulic turbine with very low head(2.9m) was done. The first step in the optimization of turbine is generation of a suitable initial geometry. For this purpose one dimensional design approach based on Euler law was used. Development of computation algorithms is very efficient and suitable in hydraulic turbine design and performance investigation. In this research mesh was generated with mesh-ANSYS software and then the default domain was simulated by solving the 3-D Navier Stokes equations through the runner passages in the CFX software. Optimized geometry is obtained by optimization of Drag to Lift coefficient ratio for different blade midspans. For parameterization of airfoils, the “CST” method and for extraction of flow characteristics of airfoils XFOIL software were utilized. Then airfoil coefficients were corrected using fminsearch algorithm in MATLAB software to minimize the Drag to Lift ratio . The results show that the efficiency in design point is increased by 2.4%. Keywords Turbine, Very Low Head, airfoil, optimization, CST.
