در این پژوهش، طراحی و بهبود آیرودینامیکی پره‌ یک توربین بادی محور افقی کوچک جهت استخراج حداکثر توان خروجی در ضمن داشتن استحکام مکانیکی لازم برای تحمل نیروها و گشتاورهای وارده، انجام شده ‌است. طراحی آیرودینامیکی پره با استفاده از روابط تئوری اندازه حرکت اجزای پره و با استفاده از ضرایب تصحیح مناسب جهت درنظرگرفتن اثرات سه بعدی جریان بر روی عملکرد توربین، انجام می‌شود. فرایند طراحی، به منظور یافتن توزیع شعاعی اندازه وتر به گونه ای که حداکثر توان ممکن از توربین باد بدست آید، تنظیم شده است. با استفاده از نتایج طراحی آیرودینامیکی، نیروهای وارد بر پره‌ی توربین استخراج و پره‌ از نظر استحکام مکانیکی مورد بررسی قرارمی گیرد و تحلیل نیروهای واردشده و تحلیل تنش به منظور اصلاح ضخامت پوسته پره جهت تحمل بارهای مکانیکی وارد آن صورت گرفته است. کد عددی توسعه یافته، علاوه برآنکه ابزاری مناسب جهت طراحی آیرودینامیکی و تحلیل مکانیکی پره توربین به دست می دهد، نتایج آن برای توربین 500 واتی مورد مطالعه، منجر به افزایش حدود 5 درصدی توان شده است. از طرفی تحلیل مکانیکی پره جهت تحمل بارهای دینامیکی و استاتیکی بر اساس ضخامت پره و جنس آن نیز نشان می دهد تصحیح اندازه وتر چه تاثیر بر قابلیت اطمینان مکانیکی خواهدداشت. همچنین در این پژوهش مقدار بهینه‌ی سرعت نسبی نوک پره استخراج شده و تاثیر سرعت نسبی نوک پره بر ضخامت پره مورد بررسی قرار گرفته است. این بررسی سه ایرفویل متداول انجام شده است و تاثیر توزیع طول وتر و ضریب اطمینان آن‌ها مورد قیاس قرار گرفته است.

واژه‌های کلیدی: توربین باد محور افقی، اندازه حرکت اجزای پره، توزیع شعاعی اندازه وتر، تحلیل تنش، ضخامت پوسته پره

متن کامل [PDF 4011 kb]   (4565 دریافت)