عنوان پایان‌نامه
طراحی و تحلیل عددی توربین باد محوری بر پایه انرژی موج اقیانوس
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2436;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59679
- تاریخ دفاع
- ۱۳ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- کیوان نقی زاده
- استاد راهنما
- علیرضا ریاسی
- چکیده
- با توجه به محدود بودن منابع تولید انرژی سنتی (سوخت های فسیلی)، استفاده از انرژی های تجدیدپذیر روزبه روز بیشتر مورد توجه قرار می گیرد. در سالیان اخیر عمده فعالیت ها به سمت شاخه ای از انرژی که با نام انرژی های نو شناخته می شود، جلب شده است. این شاخه از جمله استفاده از انرژی خورشید و اقیانوس ها را مد نظر قرار داده است. طبق برآوردهای انجام شده میزان انرژی موجود در این منابع بسیار بیشتر از میزان مصرف انرژی جهانی است. لذا با توسعه تکنولوژی استخراج انرژی های نو می توان مشکل وابستگی به سوخت های فسیلی را به طور کامل حل نمود. در سال های اخیر توجه زیادی بر روی استخراج انرژی از اقیانوس ها معطوف شده و روش های متعددی برای جذب انرژی های حاصل از جریان های دریایی و امواج اقیانوسی ارائه شده است. یکی از این روش ها سیستم ستون آب نوسانی (OWC) و استفاده از توربین های ولز می باشد که با تبدیل انرژی حاصل از امواج به جریان هوا تولید انرژی می کند. این سیستم ها نسبت به سایر روش های تبدیل انرژی نو کارآمد و قابل تولید انبوه می باشند. در این پایان نامه معادلات حاکم بر رفتار امواج اقیانوس استخراخ و حل شده و سپس بر اساس نتایج آن توان امواج انرژی باد ورودی به توربین ولز بدست می آید. هندسه اولیه توربین ولز با استفاده از روش مومنتوم پره (BEM) و حل معادلات یک بعدی اویلر بدست می آید. در ادامه این هندسه با حل سه بعدی جریان مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور با استفاده از نرم افزار فلوئنت معادلات حاکم شامل معادلات پیوستگی، مومنتوم و آشفتگی در هندسه تولید شده حل شده است. نتایج عددی با استفاده از روش استقلال شبکه و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی راست آزمایی شده که بیانگر دقت قابل قبول می باشد. در ادامه نتایج حل سه بعدی برای یک حالت خاص در قالب شکل هایی از خطوط جریان، کانتورهای فشار و سرعت و ... آمده است. این شکل ها که در سرعت های مختلف جریان ورودی ارائه شده اند، به خوبی مفاهیمی همچون نقطه سکون بر روی پره توربین و پدیده استال را نشان می دهند. در ادامه تاثیر چند عامل مختلف از جمله لقی نوک پره، نسبت جاروب و پروفیل پره بر روی بازدهی توربین مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج حاصله بیان شده است. مشاهده شده است که در نسبت جاروب 0.35، لقی نوک 1 mm و پروفیل NACA0020 بازدهی ماکزیمم شده است.
- Abstract
- Due to limitations of conventional energy conversion resources(fossil fuels), usage of other kind of energies is a matter of interest these days. In recent years the main activities has been drawn to a field of energy known as Renewable Energy. This category consists of solar, wind, hydro and ocean energies. According to estimations, the amount of energy in these resources are much more than the global consumption. So that the dependency on fossil fuels for energy conversion can be completely solved by developingand using Renewable Energy conversion technology. In recent years much attention has been paid on extracting energy from oceans by implementing different ways to capture energy from ocean currents and ocean waves. Wells turbine is one of the methods of extracting energy from Oscillating Water Column system which works with the airflow produced by waves. This system is more efficient than other methods of Renewable Energy conversion and has the capability to come to mass production. In this thesis, the governing equations of wave behavior are extracted and solved. So that the amount of flow energy through the turbine could be determined. Primary calculations of wells turbine are generated, using Blade Element Method and Euler one-dimensional calculations. After that three-dimensional calculation are done on the geometry. For this purpose, the governing equations including the equations of continuity, momentum and turbulence are solved on the geometry by ANSYS FLUENT software. The accuracy of achieved numerical results is examined by checking grid independency of results and comparing with available experimental data. At the next stage, the results of numerical calculations are shown aspath lines, pressure and velocity contours and etc. for a special case. These figures, which are presented in different flow coefficients, show concepts like stagnation point and stall on turbine blade very well. The influence of various factors, including the blade tip clearance, sweep ratio and blade profile are studied and the results are expressed. It is observed that in sweep ratio of 0.35, tip clearance of 1 mm and NACA0020 profile the efficiency is maximum.
