Πειραματική διερεύνηση ανεμογεννητριών κάθετου άξονα με κέλυφος (shroud)

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία, πραγματοποιήθηκαν πειραματικές μετρήσεις σε υπάρχουσα πειραματική διάταξη , του εργαστηρίου <<ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΡΕΥΣΤΩΝ ΚΑΙ ΣΤΡΟΒΙΛΟΜΗΧΑΝΩΝ>> , ανεμογεννήτριας κάθετου άξονα με κέλυφος. Σε αυτές περιλαμβάνονται λεπτομερείς μετρήσεις του πεδίου ταχύτητας και πιέσεων και μετρήσεις ροπής και στροφών για την αξιολόγηση της επίδρασης προσθήκης κελύφους γύρω από μια ανεμογεννήτρια κάθετου άξονα. Ακόμη, πραγματοποιήθηκαν οι παραπάνω πειραματικές μετρήσεις τροποποιώντας την υπάρχουσα διάταξη. Οι τροποποιήσεις που πραγματοποιήθηκαν ήταν οι εξής: I. Πλήρης αφαίρεση του κελύφους II. Τροποποιήσεις των τμημάτων του κελύφους Στην συνέχεια παρατέθηκαν και συγκρίθηκαν τα αποτελέσματα, αξιολογώντας την επίδραση της παρουσίας του κελύφους στην απόδοση της ανεμογεννήτριας Επίσης, πραγματοποιήθηκε μελέτη της συμπεριφοράς νέων αεροτομών μέσω του προγράμματος Qblade, προς βελτίωση της αεροδυναμικής της υπάρχουσας διάταξης. Αφού επιλέχθηκε ο νέος τύπος αεροτομών, σχεδιάστηκε στο Solidworks και πρόκειται να κατασκευαστεί σε συνεργασία με το Τ.Ε.Ι Σερρών Στην συνέχεια, σχεδιάστηκε ο νέος δρομέας της ανεμογεννήτριας, ο οποίος είναι αρκετά ελαφρύτερος και διαθέτει χειροκίνητο μηχανισμό για την αλλαγή γωνίας τοποθέτησης των πτερυγίων. Τα βασικά συμπεράσματα που εξήχθησαν από την πειραματική διαδικασία ήταν, ότι η ανεμογεννήτρια παρουσιάζει υψηλούς συντελεστές ισχύος για συγκεκριμένες συνθήκες πειράματος παρουσία κελύφους. Απουσία κελύφους η ανεμογεννήτρια παρουσιάζει μηδενικό συντελεστή ισχύος , αποτέλεσμα του μεγάλου βάρους, άρα και της μεγάλης ροπής αδράνειας, της κατασκευής. Οι βέλτιστες τιμές του συντελεστή ισχύος, βρέθηκαν για τιμή αδιάστατης ταχύτητας ακροπτερυγίου κοντά στο 0.8. Ακόμα, αποδείχτηκε πειραματικά ότι η αύξηση της ταχύτητας εισόδου προκαλεί αισθητή μείωση στον συντελεστή ισχύος, ενώ μέσω της ανάλυσης του ροϊκού πεδίου διαπιστώθηκε, ότι όσο μεγαλύτερη είναι η πτώση πίεσης τόσο αυξάνεται η απόδοση της ανεμογεννήτριας. Τέλος, μελετήθηκαν και επιλέχθηκαν καινούργιες μη συμμετρικές αεροτομές για την δημιουργία νέων πτερυγίων.