تحلیل و اندازه ­گیری نیروها و گشتاورهای آیرودینامیکی وارد بر پره توربین

تحلیل و اندازه ­گیری نیروها و گشتاورهای آیرودینامیکی وارد بر پره توربین

فهرست مطالب

چکیده

مقدمه

انواع توربین های بادی

توربین های بادی با محور چرخش عمودی

توربین های بادی با محور چرخش افقی

توربین های بادی با محور چرخشی عمودی

توربین های بادی با محور چرخشی افقی

این توربین‌ها چگونه کار می‌کنند؟

نحوه كاركرد توربین های بادی

اجزای اصلی توربین

فصل اول

انواع توربین­های بادی

1-1انواع كاربرد توربینهای بادی

الف- كاربردهای غیرنیروگاهی

ب – كاربردهای نیروگاهی

1-2انرژی باد و محیط زیست

شکل 1 روتور سیکلوژیرو

شکل 2 روتور داریوس

شکل 3 روتور ساونیوس

شکل 4 روتور ساونیوس نیم‏ دایره

1-3تعاریف اولیه

گشتاور پیچشی

1-4بررسی روش تحلیل بازو

1-5نیروهای وارده

1-6بحث تعدد مجهولات و راه حل آن

1-7تحلیل استاتیكی

1-8مسألة طراحی اجزاء بازو

انتخاب ماده

فصل دوم:

محاسبات توان و نیرو در پره

2-1محاسبه توان نیروی باد

شکل 5 منحنی پره روتورهای مورد آزمای

2-2معرفی نمونه‏ های ساخته شده

2-3آزمایش انواع پره های ساونیوس در تونل باد

2-4حل عددی

2-5مدل اغتشاشات

2-6نحوه حل معادلات حاکم بر جریان هوا

2-7نتایج

شکل 6 مقایسه ضریب توان روتورهای I تا III

شکل 7 مقایسه ضریب توان روتورهای IV تا VI

شکل 8 مقایسه ضریب توان کل، در روتورهای I تا VI

شکل 9 ضریب توان روتور I در اعداد رینولدز مختلف

شکل10 ضریب توان روتورIV در اعداد رینولدز مختلف جریان

شکل 11 مقایسه ضریب توان متوسط روتورهای مختلف بر حسب عدد رینولدز جریان

شکل 12 بردارهای سرعت اطراف روتور

شکل 13بردارهای سرعت اطراف روتور V

شکل 14 گشتاور روتور ساونیوس نوع I برای سرعتهای مختلف باد

شکل 15 گشتاور روتور ساونیوس نوع II برای سرعت های مختلف باد

شکل 16 گشتاور روتور ساونیوس نوع IV برای سرعت های مختلف باد

شکل 17 گشتاور روتور ساونیوس نوع Vبرای سرعت های مختلف باد

شکل 18 مقایسه گشتاور خروجی روتور های مختلف در سرعت باد 12 متر بر ثانیه

شکل 19 مقایسه نسبت گشتاور به مجذور سرعت در روتور I

فصل سوم:

پیش بینی عملکرد و بررسی تلفات کمپرسور محوری توربین گاز بر مبنای مدلسازی یک بعدی و مقایسه آن با نتایج تجربی

3-1مدلسازی یک بعدی

3-2روش مدلسازی

3-3تشریح الگوریتم حل و محاسبه پارامترهای نسبی و مطلق جریان

شکل1- شماتیک فرآیند مدلسازی

شكل2-شکل شماتیک مقاطع مختلف کمپرسور محوری

3-4تلفات انرژی

3-5افت های مختلف کمپرسور جریان محوری

3-5-1افت های گروه 1

3-5-2افت های گروه 2

3-5-3افت های گروه 3

شکل 3- نمایش افت ها در دیاگرام انتالپی-انتروپی

3-6بازده آیزنتروپیک

3-7افت پروفیل پره

3-8افت جریان ثانویه

3-9تحلیل لایه مرزی دیواره

3-10افت انتهای دیواره

3-11افت نشتی نوک پره

3-12پیش بینی سرج و استال در کمپرسور

3-13نتایج حاصل از مدلسازی

شكل 4-نمودار نسبت فشار کمپرسور بر حسب دبی جرمی در دور rpm 11230 و مقایسه با داده های تجربی ناسا در کمپرسور جریان محوری دو طبقه

جدول (1) :مقایسه مقادیر تجربی و مدلسازی

شكل 5- نمودارنسبت فشار کمپرسور برحسب دبی جرمی در دورهای مختلف کمپرسور جریان محوری دو طبقه

شكل 6- نمودار راندمان برحسب دبی جرمی در دورهای مختلف در کمپرسور جریان محوری دو طبقه

شكل 7- نمودار راندمان برحسب نسبت فشار در دورهای مختلف در کمپرسور جریان محوری دو طبقه

شكل 8- نمودار توزیع افت های مختلف در دور rpm11230 در کمپرسور جریان محوری دو طبقه

فصل چهارم:

جمع بندی و نتیجه‌گیری

مراجع

قسمتی از متن:

پروِزه حاضر به بررسی نیروها و گشتاورهای وارد بر پره­های توربین بادی پرداخته است.

در ابتدا نحوه­ی عملکرد توربین بادی و انواع آن مورد بررسی قرار گرفته است. سپس روابط نیرو و گشتاور از چندین منظر مورد توجه قرار گرفته است.

در نهایت از بحث مورد نظر نتیجه­گیری به عمل آمده است.

مقدمه:

انواع توربین های بادی

1- 1.توربین های بادی با محور چرخش عمودی

– دارای مدل های گوناگونی است:ساوینوس، داریوس،صفحه ای، كاسه ای و….
– از دو بخش اصلی تشكیل شده اند:یك میله اصلی كه رو به باد قرار می گیرند و میله های عمودی دیگری كه عمود بر جهت باد كار گذاشته می شوند.

– ساختار بسیار ساده ای دارند.

– این سیستم به جهت وزش باد وابسته نیست.

2- 1.توربین های بادی با محور چرخش افقی

– رایج ترند.

– پیچیده ترند.

– گران ترند.

– در سرعت های پایین هم كار می كنند و حتی می توان آنها را در جهت وزش باد تنظیم كرد.

– نمای ظاهری آنها سه پره و در مواردی دو پره است.

3-1.توربین های بادی با محور چرخشی عمودی