مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی و بهینه‌سازی توربین با هد بسیار کم(VLH) با روش"CST"

نویسندگان
دانشگاه تهران
چکیده
امروزه استفاده از از انرژی برق- آبی در جهان به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر بطور چشم‌گیری گسترش یافته است. یکی از روش‌های استحصال این انرژی استفاده از توربین‌های محوری با هد خیلی کم در رودخانه‌ها می‌باشد. در این تحقیق، طراحی و بهینه‌سازی یک توربین آبی محوری با هد خیلی کم ( 2.9 متر) انجام شده است. گام اول در بهینه‌سازی توربین، تولید هندسه اولیه مناسب می‌باشد. برای این منظور از روش طراحی یک بعدی مبتنی بر قانون اویلر استفاده شده است. پیشرفت الگوریتم‌های محاسباتی در طراحی و تخمین عملکرد توربین‌های آبی نقش بسزایی داشته است. در این تحقیق شبکه توسط قسمت مش نرم افزار انسیس ایجاد و سپس میدان سیال با حل سه بعدی معادلات ناویر- استوکس در سی. اف. ایکس برای رانر شبیه‌سازی شده است. بهینه‌سازی این هندسه با بهینه‌ کردن نسبت ضریب برا به پسا برای مقاطع مختلف پره به دست می‌آید. از روش سی. اس. تی جهت پارامترسازی و از نرم افزار ایکس-فویل برای استخراج مشخصه‌های جریانی ایرفویل استقاده شده است. سپس ضرایب ایرفویل با کمینه کردن نسبت پسا به برا توسط الگوریتم اف. مین. سرچ نرم افزار متلب اصلاح شده‌اند. نتایج نشان می‌دهد که راندمان در نقطه کاری در هندسه بهینه شده حدود 2.4 درصد افزایش یافته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Design and Optimization of the Very Low Head Turbine by the “CST” Method

نویسندگان English

Mokhatr Mohammadi
Alireza Riasi
Tehran university
چکیده English

Utilization of hydro- power as renewable energy source is developed in the world now significantly. Using very low head axial turbines in rivers is one of ways for obtain this energy. In this research, design and optimization of an axial hydraulic turbine with very low head(2.9m) was done. The first step in the optimization of turbine is generation a suitable initial geometry. For this purpose one dimensional design approach based on Euler law was used. Development of computation algorithms is very efficient and suitable in hydraulic turbine design and performance investigation. In this research mesh was generated with mesh-ANSYS software and then the default domain was simulated by solving the 3-D Navier Stokes equations through the runner passages in the CFX software. Optimization geometry is obtained by optimization of Drag to Lift coefficient ratio for different blade midspans. For parameterization of airfoils, the “CST” method and for extraction of flow characteristics of airfoils XFOIL software were utilized. Then airfoil coefficients by minimization of Drag to Lift ratio with fminsearch algorithm in MATLAB software were corrected. The results show that the efficiency in design point is increased about 2.4%.

کلیدواژه‌ها English

Turbine
Very Low Head
Airfoil
Optimization
CST