عنوان پایان‌نامه
تحلیل آئرو دینامیکی و آنالیز سازه ای توربین های بادی فرا ساحل در خلیج فارس
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران-سازه های دریایی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 42837;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1306
- تاریخ دفاع
- ۱۳ مهر ۱۳۸۸
- دانشجو
- مهرداد صالحی قلعه ناظری
- استاد راهنما
- محرم دولتشاهی پیروز
- چکیده
- چکیده تولید انرژی های سبز در دنیای امروز به یکی از استراتژیک ترین مباحث علمی، اقتصادی و حتی سیاسی جوامع تبدیل شده است. در همین راستا با توجه به امکان استفاده از منابع پایان ناپذیر دریایی، تحقیقات وسیعی در زمینه استحصال انرژی از دریا انجام می گیرد. به این ترتیب استفاده از توربین های بادی فراساحل به منظور تولید انرژی پاک در سالهای اخیر مورد توجه خاصی قرار گرفته است. با توجه به تحقیقات قبلی در بررسی شرایط اقلیمی خلیج فارس برای استفاده از توربین های بادی در آبها و سواحل ایران، رویکرد اولیه این پروژه معرفی مدل مناسبی برای سازه نگهدارنده توربین های بادی فراساحل مستقر در آبهای کم عمق منطقه می باشد. مسلماً کشور ایران با داشتن طول ساحل بیش از 2800 کیلومتر، اجرای بیش از 150 سکوی فراساحل و پتانسیل فراوان طرح، می تواند بستری مناسب برای استفاده از این توربین ها در مناطق دریایی جنوب کشور باشد. مطالعات مربوط به این تحقیق در سه راستای اصلی انجام پذیرفته است. در ابتدا به منظور تحلیل آئرودینامیک پره های توربین بادی، اندرکنش جریان باد و پره ها مدل گردیده و در بخش دوم دکل توربین به دو روش مختلف، آنالیز سازه ای شده است. نمودار نیروی تراست بر حسب سرعت باد ورودی به عنوان نتیجه اصلی مربوط به تحلیل آئرودینامیک داده شده است. از طرف دیگر، نتایج تحلیل سازه ای برای دکل مستقر در خشکی و دریا، به صورت نمودارهای تنش قائم و جابجائی کل دکل ارائه و ترکیب بارهای بحرانی مشخص شده است. در ادامه با توجه به تحلیل چند درجه آزادی، تحلیل حساسیت روی ارتفاع و طول موج انجام شده است. در انتها هزینه های مربوط به توربین بادی فراساحل برآورد و انرژی تولیدی در طول عمر آن محاسبه شده است. در نتیجه هزینه تمام شده برای تولید واحد انرژی، طبق این روش بدست می آید. این تحقیق نشان می دهد که نیروی ناشی از باد، بارگذاری غالب در آنالیز سازه ای مربوط به دکل توربین های بادی مستقر در خشکی و دریاست. علاوه بر این نشان داده شده که اثر مشخصات محیط دریا در طراحی دکل توربین های بادی فراساحل اندک است. در نهایت با توجه به نتایج برآوردهای اقتصادی توربین بادی، هزینه تولید یک کیلوات ساعت انرژی توسط توربین های بادی فراساحل محاسبه گردیده است. کلمات کلیدی فارسی: توربین بادی، تحلیل آئرودینامیکی، آنالیز سازه ای، توان تولیدی.
- Abstract
- Abstract Nowadays, producing green energy is one of the most important scientific, economic, and even political strategies between countries. Furthermore, broad investigations have been conducted to produce energy from sea due to endless resources in this area. As a result, exploiting offshore wind turbines has been common in recent years. Iran, a country with over 2400 km shoreline and having over 150 offshore jackets, has definitely great potential to use offshore wind turbines in southern waters. Having in mind previous studies on assessing the effective environmental factors on wind turbines efficiency in Persian Gulf, first goal of this project is introducing tower model to stabilize offshore wind turbines properly in shallow water. This thesis has been studied in three general sections. At first, interaction between wind flow and rotor blade has been analyzed. Thrust force via wind speed is the most important result of computational fluid dynamics (CFD) analysis. Secondly, tower of turbine has been analyzed structurally in two different methods. Stress and displacement figures are results of structural analysis, thus critical load combination has been declared. Regarding multi degree of freedom (MDOF) analysis, sensitivity analysis is carried out on wave height and wave length. Lastly, cost of offshore wind turbine was estimated and produced energy in life cycle was calculated. The study shows that wind force is dominant load in structural analysis of wind turbines. Also, sea environmental specifications have tiny effect on wind turbine tower design. In the end, production cost of 1-Kwh energy has been calculated due to cost estimation and energy calculation results.
