جدید No picture مشاهده عکس بزرگتر

تحلیل ارتعاشات خمشی خطی پره ی توربین بادی کامپوزیتی دوارو شبیه سازی نرم افزاری ان

تحلیل ارتعاشات خمشی خطی پره‏ی توربین بادی کامپوزیتی دوار و شبیه‏ سازی نرم افزاری آن

پایان‏ نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد M.Scگرایش مهندسی مکانیک - طراحی کاربردی

جدید

20,000 تومان

توضیحات

چکیده

توربین­های بادی مدرن امروزی به دلیل ساختار الاستیک، بلند و باریک به مقدار زیاد متمایل به ارتعاش هستند. بنابراین توربین­های بادی باید تمامی اجزایشان در مراحل طراحی مورد بررسی ارتعاشی و آنالیز مودال قرار گیرند و فرکانس­های طبیعی آن­ها با فرکانس­های تحریک توربین مورد بازبینی قرار گیرند. بررسی ارتعاشی توربین بادی در چند حوزه اصلی واقع می­شود که بررسی ارتعاشات پره توربین بادی به عنوان اجزای اصلی توربین بخشی از این حوزه­هاست.

در این تحقیق به تحلیل فرکانسی پره توربین بادی با استفاده از نرم­افزار اجزاء محدود آباکوس و بر اساس دو تئوری تیر تیموشنکو و تیر اویلر- برنولی پرداخته می­شود. فرکانس­های طبیعی پره توربین بادی در دو حالت ناچرخان و چرخان برای مواد فلزی و کامپوزیتی مختلف محاسبه می­شوند و با توجه به نمودار کمپبل نواحی حساس تعیین می­گردند. جنس و رفتار مواد کامپوزیتی مورد مطالعه به صورت ایزوتروپیک و الاستیک خطی می­باشد. همچنین در این تحقیق به بررسی تاثیر پارامترهای مختلف نظیر لایه­چینی مواد کامپوزیتی، ضخامت پوسته پره، شعاع هاب و سرعت دورانی بر روی فرکانس­های طبیعی پرداخته می­شود. در انتها پاسخ گذرای سیستم تحت یک ضربه­ی فشاری بررسی می­گردد. برای تایید دقت و صحت نتایج حاصل از تحلیل ارتعاشی پره توربین بادی در نرم‏افزار آباکوس، نتایج حاصل از یک تیر یکسر گیردار دوار، با کدهای نوشته شده در نرم افزار متلب که برگرفته از روش اجزاء محدود است، مقایسه می­گردد.

 

لغات کلیدی: پره توربین بادی دوار، روش اجزاء محدود، فرکانس­های طبیعی، دیاگرام کمپبل

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                    صفحه

   فهرست مطالب......................................................................................................................................... viii

   فهرست اشکال ............................................................................................................................................ xi

   فهرست جداول ......................................................................................................................................... xiv

سمبل‏ها، علائم و اندیس‏ها ........................................................................................................... xv

چکیده........................................................................................................................................1

فصل اول: مقدمه ................................................................................................................... 2

1-1پیش­گفتار2

1-2انواع توربین­های بادی پیشرفته4

1-2-1توربین­های بادی با محور عمودی4

1-2-2توربین‏های بادی با محور افقی5

1-3نیروگاه­های بادی7

1-4قدرت توربین بادی محور افقی8

1-5اجزای توربین بادی محور افقی9

1-6پره توربین بادی محور افقی11

1-6-1ایرفویل پره‏ توربین بادی12

1-6-2نیروهای روی ایرفویل13

1-6-3ساختار سازه پره توربین بادی14

1-6-4سازه داخلی پره توربین بادی15

1-6-5مواد پره‏ توربین بادی16

1-7نیروهای وارد بر توربین بادی محور افقی18

1-7-1نیروهای آیرودینامیکی18

1-7-2نیروهای گرانشی19

1-7-3نیروهای گریز از مرکز19

1-7-4نیروهای ژیروسکوپی20

1-7-5آشفتگی باد20

1-7-6تغییرات پروفیل باد21

1-8مقدمه‏ای بر ارتعاشات توربین بادی محور افقی22

1-8-1نیروهای تحریک و درجات آزادی ارتعاشی23

1-8-2ارتعاشات پره­های باریک توربین بادی25

1-9کارت دینامیکی پره توربین بادی (نمودار کمپبل)27

1-10تاریخچه‏ی کارهای انجام شده در زمینه‏ی آنالیز دینامیکی پره‏ی توربین بادی28

1-11کار حاضر و اهداف پروژه31

1-11-1   مشخصات توربین بادی مورد مطالعه32

1-12محتوای فصل­های بعدی33

فصل دوم: تئوری‏های حاکم ................................................................................................34

2-1فرمول‌بندی ارتعاشات خمشي لبه­ای تير چرخان35

2-1-1تغيير مکان نقاط تير36

2-2تئوري تير تيموشنکو37

2-2-1ضريب اصلاح برشي40

2-3محاسبه انرژي‌هاي جنبشي و کرنشي42

2-4اصل هميلتون44

2-4-1تغييرات مجازي انرژي جنبشي44

2-4-2تغييرات مجازي انرژي کرنشي45

2-4-3تغييرات مجازي انرژي پتانسيل ناشي از بارهاي اعمال شده به سيستم45

2-4-4معادلات ديفرانسيل حرکت سيستم براي حالت لبه­ای47

2-5گسسته سازي معادلات حرکت48

2-5-1محاسبه توابع شکل48

2-6فرمول‌بندي ارتعاشات خمشي لبه­ای بر اساس تئوري تير اويلر- برنولي61

2-7فرمول‌بندی ارتعاشات خمشي بال­زدن تير چرخان63

2-7-1تغيير مکان نقاط تير63

2-7-2محاسبه انرژي‌هاي جنبشي و کرنشي65

2-7-3معادلات ديفرانسيل حرکت سيستم در حالت بال­زدن67

2-7-4گسسته سازي معادلات حرکت68

2-8فرمول‌بندی ارتعاشات خمشي بال­زدن بر اساس تئوري تير اويلر- برنولي72

فصل سوم: تحلیل ارتعاشات پره توربین بادی به کمک نرم­افزار و استخراج پارامترهای مودال.........73

3-1روش مدل­سازی و تحلیل نرم­افزاری74

3-1-1روش نرم‏افزاری اجزا محدود74

3-1-2نرم­افزار اجزاء محدود آباکوس75

3-2فرضیات بکار رفته در استفاده از نرم­افزار75

3-3فرایند تحلیل نرم­افزاری76

3-3-1مدل­سازی پره توربین بادی76

3-3-2تعریف خصوصیات ماده76

3-3-3تعیین نوع حل76

3-3-4تعریف شرایط مرزی و بارگذاری77

3-3-5مش­بندی یا شبکه­بندی78

3-4اعتبار‏سنجی81

3-5نتایج تحلیل نرم­افزاری پره توربین بادی86

3-5-1تحلیل فرکانسی پره توربین بادی86

3-5-2تحلیل فرکانسی پره توربین بادی با در نظر گرفتن سرعت دورانی روتور87

3-5-3مقایسه فرکانس­های طبیعی تئوری­های اویلر- برنولی و تیموشنکو93

3-5-4بررسی اثر لایه­چینی مواد کامپوزیتی بر روی فرکانس­های طبیعی 93

3-5-5بررسی اثر سرعت دورانی بر روی فرکانس­های طبیعی97

3-5-6بررسی اثر ضخامت پوسته پره توربین بادی بر روی فرکانس­های طبیعی98

3-5-7بررسی اثر شعاع هاب روتور بر روی فرکانس­های طبیعی99

3-5-8بررسی پاسخ گذرای سیستم تحت یک ضربه­ی فشاری100

فصل چهارم: نتیجه­ گیری و پیشنهادات ................................................................................103

4-1نتیجه‏ گیری103

4-2پیشنهادات105

نقد و بررسی کاربران

هیچ نقدی هم اکنون وجود ندارد

خانه

محصولات جدید

خبرنامه