Αεροδυναμική σχεδίαση ανεμογεννήτριας οριζόντιου άξονα, μελέτη διάβρωσης πτερυγίων & μελέτη αλληλεπίδρασης πύργου-πτερυγίων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την αεροδυναμική μελέτη πτερυγίων ανεμογεννήτριας, την επίδραση των πτερυγίων με τον πύργο της ανεμογεννήτριας και την επίδραση των κόκκων της άμμου με τα πτερύγια σε μόνιμες συνθήκες. Έπειτα έγινε μελέτη των παραπάνω για μια ιδανική περίπτωση μεταβαλλόμενης ροής ώστε να κατανοήσει ο αναγνώστης τις φυσικές διαφορές. Στο πρώτο κεφάλαιο περιγράφεται ο τρόπος αεροδυναμικού σχεδιασμού των πτερυγίων της ανεμογεννήτριας μέσω του προγράμματος Q-Blade και του τεχνικού σχεδιασμού αυτών μέσω των σχεδιαστικών προγραμμάτων Inventor και Solidworks. Πιο συγκεκριμένα, εκτίθενται η φυσική ανάλυση των θεωρητικών μεγεθών που υπεισέρχονται στα προγράμματα, η απεικόνιση και ο συσχετισμών αυτών μέσω εικόνων, διαγραμμάτων και πινάκων που αναλύονται. Επίσης, παρουσιάζονται εικόνες και πληροφορίες από τα δύο σχεδιαστικά προγράμματα. Στο δεύτερο κεφάλαιο πραγματοποιείται η θεωρητική περιγραφή των αεροδυναμικών μεγεθών και αναλύσεων της βιβλιογραφίας. Εν συνεχεία, γίνεται περιγραφή των δεδομένων και των στοιχείων που υπεισέρχονται στο σχεδιαστικό πρόγραμμα ANSYS CFX. Ακολούθως, περιγράφονται οι διαφορετικές εναλλακτικές περιπτώσεις που εξετάσθηκαν από το πρόγραμμα και πραγματοποιήθηκε σύγκριση αυτών των εναλλακτικών. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται η σύγκριση των αποτελεσμάτων των προγραμμάτων Q-Blade και ANSYS CFX η οποία διενεργήθηκε σε υπολογιστικό φύλλο Excel. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στην επίδραση των κόκκων της άμμου στα πτερύγια της ανεμογεννήτριας. Για το λόγο αυτό παρατίθεται το θεωρητικό υπόβαθρο όπως αυτό προέκυψε από τη βιβλιογραφική μελέτη αλλά και τα αποτελέσματα του προγράμματος ANSYS CFX όσον αφορά τη διάβρωση των πτερυγίων αλλά και τη συνολική μείωση της αεροδυναμικής και ενεργειακής απόδοσης. Στο πέμπτο κεφάλαιο παρατίθεται η βιβλιογραφική έρευνα της επίδρασης των σταγόνων της βροχής στα πτερύγια της ανεμογεννήτριας, οι τρόποι αντιμετώπισής τους και οι υπολογιστικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται. Στο τελευταίο κεφάλαιο εστιάζει στη μελέτη της επίδρασης των πτερυγίων με τον πύργο σε μεταβαλλόμενη ροή μέσω της βιβλιογραφικής ανασκόπησης και των αποτελεσμάτων του προγράμματος ANYS CFX.