عنوان پایان‌نامه
طراحی آئرودینامیکی پره ی توربین باد محور افقی جهت مدل سازی و بررسی توزیع زاویه پیچش و وتر مناسب پره
- رشته تحصیلی
- مهندسی هوافضا - آئرودینامیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64020;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 31
- تاریخ دفاع
- ۱۳ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمدحسن خلیفه ای
- استاد راهنما
- مهران مصدری
- چکیده
- انرژی باد، یکی از مهمترین منابع انرژی تجدیدپذیر است. عملکرد توربین¬های باد، تبدیل انرژی جنبشی از باد به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی است. توان خروجی توربین¬ها تابع عوامل مختلفی مانند شکل هندسه پره، زاویه پیچشی پره، سرعت دورانی روتور، سرعت باد و مشخصات اغتشاش و گرادیان سرعت باد در محل نیروگاه بادی می¬باشد. این پژوهش با به‌کارگیری روش تئوری مومنتوم المان پره اصلاح شده (BEM)به تحلیل¬ و طراحی آئرودینامیکی پره¬ی یک توربین بادی محور افقی با مقطع ایرفویل بهبود یافته، پرداخته شده است. با استفاده از نرم¬افزار فلوئنت، مدل سازی دو بعدی ایرفویل بهبود یافته، انجام شده، ضرایب برآ، پسا وممان برای پره¬ی توربین باد در زوایای حمله مختلف محاسبه شده است. صحت¬سنجی مقادیرشبیه¬سازی با مقادیرتجربی انجام شده و پس از آن یک مدل سه¬بعدی توربین¬بادی محور افقی جهت شبیه¬سازی تولید شده است. هندسه¬ی پره توربین باد با استفاده از روش تئوری مومنتوم المان پره اصلاح شده (BEM) منتج به دست آوردن توزیع وتر و زاویه¬ی پیچش در طول پره شده است و جریان پیچیده هوای اطراف یک توربین بادی محور افقی با استفاده از نرم¬افزار فلوئنت به صورت سه بعدی با راه حل هم¬زمان عددی، معادلات پیوستگی، مومنتوم و ناویراستوکس در یک مرجع قاب چرخان مدل شده است، که اثر چرخش و تأثیر اغتشاش توربین بادی بر روی جریان هوا در پایین‌دست توربین باد را نشان داده است. برای شبیه‌سازی عددی جریان حول مقاطع پره از مدل آشفتگی(k-?)RNG استفاده شده که نتایج تحلیل به صورت کانتورهای سرعت و فشار و گرادیان سرعت و فشار در صفحات مشخص در شکل‌های مختلف نشان داده¬شده‌اند. این مدل سه بعدی برای پیش¬بینی عملکرد توربین باد محور افقی مورد استفاده قرار گرفت. و با مدل سازی تاثیرات چرخشی توربین، اثر دنباله جریان، تحلیل شده است. نتایج حاصل از پیش¬بینی عملکرد روتور، در یک نسبت سرعت نوک پره، شکل آئرودینامیکی پره با توزیع وتر و زاویه پیچش مشخص کرده است. و در نهایت نتایج آنالیز¬ها نشان داده است که توربین طراحی‌شده قادر به تأمین توان مورد نظر می¬باشد. واژه‌های کلیدی: پره ی توربین باد، اغتشاش، گرادیان سرعت و فشار، توزیع وتر، توزیع پیچش، آئرودینامیک، فلوئنت، مدل آشفتگی
- Abstract
- Wind energy is one of the most important sources of renewable energy. Turbine output power is subject to various factors such as the geometry of the blade, the blade twist angle, rotation speed; Wind speed and turbulence characteristics of the wind velocity gradient wind farm is in place. In this study the Blade Element Momentum theory modified (BEM) has been used to analyze the aerodynamic design of horizontal axis wind turbine blade airfoil sections with improved method. Using software Fluent, improved modeling of two-dimensional airfoils, was performed. Using the coefficients of lift, drag and moment to wind turbine blade at different angles of attack are calculated. Simulation values are validated with experimental data. After a three-dimensional model for the simulation of horizontal axis wind turbines were built. Wind turbine blade geometry, blade element momentum theory of modified method (BEM) to obtain the resulting distribution over the blade chord and twist angle is determined. And the complex flow of air around a horizontal axis wind turbine have been determined using FLUENT's a three-dimensional numerical solution of simultaneous equations of continuity, momentum and Navier-Stokes equations in a rotating reference frame model. The effect of rotation and turbulence effects of wind turbines on the flow downstream of the wind turbine is shown. For the numerical simulation of flow around sections of the turbulence model (k-?) RNG is used to the results of the velocity and pressure contours, velocity and pressure gradient are shown on pages marked in various ways. The three-dimensional model to predict the performance of horizontal axis wind turbines were used to model the effects of rotating turbine wake effects, is analyzed. The results predict the performance of the rotor at a tip speed ratio, and the aerodynamic shape of the blade chord distribution and the angle of twist are determined. The turbine is designed to provide desired power. Keywords: blades of wind turbines, turbulence, pressure gradient and the velocity distribution of the chord, twist distribution, aerodynamics, Fluent, turbulence models
