8504

طراحي و تجزيه تحليل سازه‌اي يك توربين بادي محور عمودي

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1402

دكتر محمود مهرداد شكريه

1402/06/18

مهندسي مكلنيك

Structural design and analysis of a vertical axis wind turbine

امروزه با توجه به هزينه بالاي توليد انرژي از منابع تجديد ناپذير و چالش‌هاي زيست‌محيطي آن، توليد انرژي از منابع پاك و تجديد پذير از قبيل باد، بيش‌ازپيش موردتوجه پژوهشگران و صنعتگران كشورهاي مختلف است. يكي از روش‌هايي كه براي تبديل انرژي در دسترس باد به برق استفاده مي‌شود، به كار گرفتن توربين‌هاي بادي است. توربين‌هاي بادي محور عمودي، يكي از انواع توربين‌هاي بادي است كه اغلب براي مصارف شهري و كم‌توان استفاده مي‌شود كه به دليل كاربرد زياد آن در آينده، توسعه روزافزون آن جزو دستور كار پژوهشگران و صنعتگران است. هدف از انجام اين پروژه طراحي و تحليل كامل يك توربين بادي محور عمودي بود. در اين پروژه براي منطقه‌اي با سرعت باد ميانگين ده متر بر ثانيه، توربيني يك كيلوواتي از نوع محور عمودي داريوس با پره‌هاي مستقيم طراحي ايروديناميكي-مفهومي شد. بعد از مشخص شدن ابعاد و هندسه توربين، طراحي سازه‌اي و لايه چيني كامپوزيتي پره براي غلبه بر نيروي ناشي از باد شديد با حفظ سبكي پره انجام شد كه مبتني بر روش تحليلي و استفاده از كد PreComp بود. درنهايت براي تائيد طراحي انجام‌شده، پره با استفاده از روش اجزاي محدود، تحليل شد. درنهايت توربيني با توان خروجي يك كيلووات كه با سرعت 10 متر بر ثانيه در TSR 14/3 كار مي‌كند، طراحي و تحليل شد. اين توربين داراي قطر روتور 5/2 متر، 3 پره، سرعت دوراني 240 دور بر دقيقه، ارتفاع پره 18/2 متر، طول وتر 11/0 متر و ايرفويل 200-W-06DU است. پره شامل لايه‌چيني كامپوزيتي مناسب در بخش‌هاي مختلف از مواد كامپوزيتي تك‌جهته و دوجهته، هسته، لايه پيوندي و ژل‌كوت مي‌باشد. جرم هر پره حدود 600 گرم شد كه از مزاياي به كاربردن مواد كامپوزيتي در آن است. درنهايت با تحليل اجزاي محدود انجام‌شده، پره توربين طراحي‌شده ازنظر سازه‌اي با دقت خوبي تائيد شد.

توربين بادي محور عمودي داريوس , طراحي ايروديناميكي-مفهومي , طراحي سازه‌اي , روش اجزاي محدود , مواد كامپوزيتي