Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1393
12
1
gregorian
2015
3
1
14
16
online
1
fulltext
fa
مقایسه عملکرد ایروالاستیسیته پره های مبنا و بهینه شده در یک توربین بادی محور افقی
Comparison of Aeroelastic performance base and optimized blades of
Horizontal Axis Wind Turbine
در این تحقیق، دو پره بهینه شده و مبنا یک توربین بادی محور افقی از دیدگاه ایروالاستیسیته مقایسه شده اند. به منظور بهینه سازی پره، ابتدا با استفاده از تئوری¬ المان پره BEM , وتر و زاویه نصب بهینه در مقاطع مختلف شعاعی پره محاسبه می¬شود. سپس شکل بالواره ها نیز توسط حل جریان لزج، الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی در زوایای حمله مختلف بهینه می گردد و در نهایت شکل پره بهینه شده استخراج میشود. شبکه بکار گرفته شده از نوع بی سازمان با المان های چهار وجهی میباشد. در روند شبیه سازی جریان سیال از الگوریتم سیمپل و روش مرتبه دوم بالا دست استفاده شده است. در ابتدا نیروهای فشاری و لزجی توسط حل دینامیک سیالات محاسباتی برروی گره های شبکه پره محاسبه می شوند، سپس این نیروها بطور مستقیم در تحلیل الاستیسیته پره مورد استفاده قرار می گیرند. در این مرحله، علاوه بر نیروهای ایرودینامیکی, نیروهای اینرسی حاصل از چرخش پره توربین باد نیز در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل از تحلیل ایرودینامیکی برروی پره ها حاکی از افزایش راندمان و اختلاف فشار بیشتردر طرفین پره بهینه شده میباشد. نتایج حاصل از تحلیل تنش-کرنش نیز نشان میدهد که تنش ماکزیمم در پره بهینه شده کمتر از پره مبنا ، ضریب اطمینان و توان متوسط توربین با پره بهینه نیز بیشتر از پره مبنا می باشد.
In this study, the results of two optimized and base blades of a horizontal axis wind turbine with aeroelastic point of view are compared . In order to optimization, the chord length and the twist angle of the blade at various radiuses have been calculated by BEM. The Results which are obtained from 2D Computational Fluid Dynamics (CFD) have been utilized to train a Neural Network (NN). In the process of airfoil optimization, Genetic Algorithm (GA) is coupled with trained NN to attain the best airfoil shape at each angle of the attack. Finally, the optimized blade is derived. In order to simulate the flow on two blades and obtain the aerodynamic forces, the blades and their surrounding regions are organized by unstructured grid. The SIMPLE algorithm and second order upwind scheme are used in numerical fluid flow simulation. The aerodynamic forces on the blades have been used for stress and strain analysis. At this point, in addition to the aerodynamic forces, inertia forces resulting from the rotation of the wind turbine blade is also considered. The aerodynamic results show that optimized blade has high efficiency. The results of the analysis of the stress - strain showed that maximum stress on optimized blade is less than base blade and optimized blade design is also more reliable than the blade base.
توربین باد,تئوری BEM,الگوریتم ژنتیک,شبکه عصبی,بهینه سازی
BEM,Genetic algorithm,Neural Network,Optimization
283
290
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-7132&slc_lang=fa&sid=15
Mohammad Hassan
Javareshkian
محمد حسن
جوارشکیان
100319475328460051361
100319475328460051361
Yes
دانشیار دانشگاه فردوسی
Mohammad Reza
Saber
محمد رضا
صابر
100319475328460051279
100319475328460051279
No
دانشگاه فردوسی مشهد