9401

طراحي سازه توربين بادي بدون پره، از مواد مركب

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1403

فتح اله بهروز طاهري

1403/08/15

مكانيك

Design of a Bladeless Wind Turbine Structure Using Composite Materials

با توجه به نياز روزافزون به انرژي‌هاي پاك و تجديدپذير، توربين‌هاي بادي به‌عنوان يكي از مهم‌ترين منابع توليد انرژي مورد توجه گسترده‌اي قرار گرفته‌اند. توربين‌هاي بادي بدون پره، به دليل طراحي نوآورانه و مزاياي خاص خود نظير كاهش هزينه‌هاي ساخت و نگهداري، كاهش اثرات زيست‌محيطي، و بهبود ايمني، جايگاه ويژه‌اي در ميان فناوري‌هاي نوين توليد انرژي پيدا كرده‌اند. اين پايان‌نامه به بررسي و شبيه‌سازي رفتار مكانيكي و ديناميكي توربين‌هاي بادي بدون پره با استفاده از مواد مختلف، از جمله مواد كامپوزيتي، مي‌پردازد. در اين پژوهش، سه طرح مختلف از توربين‌هاي بادي بدون پره با استفاده از نرم‌افزار Abaqus 2019 مدل‌سازي و تحليل شده‌اند. طرح اول به عنوان مدل پايه، از مواد معمولي در ساختار توربين استفاده كرده است و به‌عنوان مبناي مقايسه‌اي براي دو طرح ديگر در نظر گرفته شده است. در طرح دوم، مواد كامپوزيتي در دكل و پايه توربين جايگزين مواد معمولي شده‌اند تا تأثير اين تغييرات بر روي پارامترهاي مختلف سازه‌اي نظير تنش، جابه‌جايي و ميزان انرژي برداشت‌شده بررسي شود. در طرح سوم، ساختار ساندويچي به عنوان يكي از تكنيك‌هاي پيشرفته در بهينه‌سازي مواد، در پايه توربين اعمال شده است. هدف از اين پژوهش، ارزيابي عملكرد توربين‌هاي بادي بدون پره در مواجهه با تغييرات مواد سازنده و بررسي تأثيرات آن‌ها بر رفتار مكانيكي و برداشت انرژي توربين است. نتايج نشان مي‌دهد كه جايگزيني مواد كامپوزيتي به جاي مواد معمولي، به‌طور قابل‌توجهي منجر به بهبود عملكرد توربين‌ها مي‌شود. اين بهبودها شامل كاهش وزن، افزايش مقاومت مكانيكي و ارتقاء بازدهي انرژي در شرايط مختلف باد است. نتايج شبيه‌سازي‌ها همچنين نشان مي‌دهد كه استفاده از ساختار ساندويچي در پايه توربين باعث كاهش تنش‌هاي داخلي و افزايش پايداري سازه مي‌شود. اين يافته‌ها مي‌تواند به عنوان يك مبناي علمي براي طراحي و بهينه‌سازي توربين‌هاي بادي بدون پره در آينده مورد استفاده قرار گيرد.

توربين , كامپوزيت , توربين بادي بدون پره , برداشت انرژي