Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Mashayekhi,Nili ahmadabadi Mehdi,MohammadReza Forouzan
محمد مشایخی (استاد راهنما) مهدی نیلی احمدآبادی (استاد مشاور) محمدرضا فروزان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hamid Ghaderi
حمید قادری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Stress analysis of horizontal axis wind turbine blade considering fluid - structure interaction
irreversible effects of this type of energy on the environment has caused researchers to pay more attention to renewable energy. The wind energy as a cheap and always available energy more than other renewable energy sources has attracted the attention of scientists. The horizontal axis wind turbines have caused large-scale plants to be built. Identifying critical condition in the creation of blade failure due to the high cost of design, construction and maintenance of horizontal axis wind turbines is necessary. In previous years the primary methods to simulate wind flow and estimate the aerodynamic forces acting on the blade was used. The nature of turbulent flow: boundary layer flow over complex geometry of the blade, the interaction of wind flow and blade surfaces, causing a more accurate method to calculate the aerodynamic forces. Fluid – Structure Interaction (FSI) simulations predict the behavior of structures and fluid and their effects on each other. The aim of this study is to evaluate the stress caused by the wind flow around the blade with FSI model. For this purpose, the geometry of the blade and its layered composite is determined by using ANSYS ACP. Then wind flow around the blade by choosing the appropriate mesh network and turbulent model in ANSYS CFX is simulated. The pressure caused by the wind flow on the blade for different wind speeds, by analysis of wind flow around the blade is obtained. With the help of FSI capabilities in ANSYS Workbench, the obtained pressure from CFD analysis of fluid as pressure forces is applied to Static Structure environment of ANSYS Workbench software. Stress field and deflection along the blade are calculated from the static analysis of blade. The results show in the high speed of wind flow by transferring the maximum pressure from the leading edge toward the center of blade, Stress along the blade suddenly increase. Keywords: horizontal axis wind turbines blade, Fluid – structure interaction, ANSYS
در سال های اخیر افزایش قیمت سوخت های فسیلی، ماهیت پایان پذیر این نوع از سوخت ها و اثرات جبران ناپذیر استفاده از این نوع از انرژی بر روی محیط زیست باعث توجه بیشتر به انرژی های تجدید پذیر و دوست دار محیط زیست شده است. در این میان انرژی باد به عنوان یک انرژی ارزان و همیشه در دسترس بیشتر از سایر انرژی های تجدیدپذیر مورد توجه دانشمندان قرارگرفته است. توربین های بادی محور افقی با ظرفیت بالای تولید توان الکتریکی، رویای ساخت نیرو گاه های عظیم بادی را ممکن ساخته اند. هزینه های بالای طراحی، ساخت و نگهداری توربین های بادی محور افقی، شناسایی شرایط بحرانی در ایجاد گسیختگی در پره و برطرف کردن آن را ضروری می سازد. در سال های گذشته روشهایی ابتدایی برای شبیه سازی جریان باد و تخمین نیروی ایرودینامیکی اعمالی بر روی پره استفاده می شد. ماهیت جریان مغشوش ایجاد شده بر روی پره، ایجاد لایه های مرزی جریان بر روی هندسه پیچیده پره و تاثیر متقابل جریان باد و تغیرشکل های ایجاد شده در پره بر روی یکدیگر، لزوم استفاده از روش های دقیق تر جهت محاسبه نیروی ایرودینامیکی را آشکار می سازد. روش اندرکنش سیال و جامد به عنوان جدیدترین روش در پیش بینی رفتار سیال و سازه و اثرات آن ها بر یکدیگر شناخته می شود. هدف از این پژوهش بررسی تنش ایجادشده در طول پره ناشی از عبور جریان باد از اطراف آن به کمک اندرکنش سیال و جامد است. بدین منظور ابتدا شکل هندسی پره و لایه بندی موادمرکب سازنده آن در نرم افزار ANSYS ACP انجام می گیرد. سپس در نرم افزار ANSYS CFX جریان باد حول پره با انتخاب مدل جریان مغشوش و شبکه اجزای محدود مناسب مدل می شود. با تحلیل جریان باد اطراف پره، فشار ایجاد شده از طرف جریان باد بر روی پره برای سرعت های مختلف باد به دست می hy;آید. به کمک قابلیت FSI در نرم افزار ANSYS Workbench، فشار به دست آمده از تحلیل مکانیک سیالات محاسباتی جریان به صورت نیروی فشاری در محیط Static Structure نرم افزار ANSYS Workbench به پره اعمال می شود. ازتحلیل استاتیکی پره تنش در طول آن محاسبه می شود و از بررسی تنش ایجاد شده در طول پره، نقاط ضعف احتمالی پره جهت انجام لایه بندی مناسب به دست می آید. واژه های کلیدی: توربین های بادی محور افقی، اندرکنش سیال و جامد، تحلیل مکانیک سیالات محاسباتی، تحلیل اجزای محدود

ارتقاء امنیت وب با وف بومی