Temat: konstrukcja elektrowni wiatrowej
Też się tym zajmowałem w młodości . Jeśli chodzi o publikacje to szkoda Twojego czasu na poszukiwanie czegokolwiek .
Jako dyplomant politechniki możesz poradzić sobie bez tego , wystarczą trzy zasady dynamiki Newtona , wiedza ogólna politechniczna , PODSTAWY aerodynamiki ( bo zakładam , że nie zamierzasz się zagłębiać w projektowanie-optymalizację geometrii łopaty – to jest raczej temat na oddzielną pracę magisterską) i wyobraźnia.
Projektowanie przebiega iteracyjnie dlatego na początek zakładasz sobie jaką turbinę projektujesz tzn. średnica wirnika , moc , wysokość , masy.Tutaj najlepiej wybrać sobie istniejącą konstrukcję o której dużo wiesz .
I jedziemy:
1 Łopata wirnika – zakładasz profil , proponuje na początek łopatę o jednym profilu wzdłuż , którego geometrie możesz znaleźć np. na stronach NACA są tam też niezbędne wykresy(wklep Abbot). Optymalny (wyznaczony z BEM i cyrkulacji) rozkład cięciwy i skręcenia wzdłuż łopaty możesz znaleźć w internecie . Jest na googlu ebook traktujący o tym:
http://books.google.com/books?id=4UYm893y-34C&printsec...
Polecam rozdział o geometrii łopaty i teorii elementu łopaty (Blade Element Theory )
Wybierz profil lotniczy najlepiej płaskowypukły lub laminarny , ponieważ te do wiatraków są projektowane do konkretnych obszarów łopaty a my dla uproszczenia chcemy mieć jeden profil.
Profil lotniczy obcinasz na 10% lub więcej od krawędzi spływu , obszar ten nie bierze dużego udziału w przenoszeniu obciążeń i jego masa jest stosunkowo niewielka więc zasadne jest dla uproszczenia obliczeń pominąć ten fragment.
Teraz skalujesz ten profil przez rozkład cięciwy i skręcasz zgodnie z literaturą.
Jak jesteś z P.W. to pewno masz dostęp do ANSYSA tam przy pomocy APDL to wszystko da się łatwo zrobić , Unigraphics lub Catia też się nadaje.
Zakładam , że nie zamierzasz swojej pracy koncentrować na konstrukcji łopaty i dlatego mój opis bardzo tu upraszczam bowiem poprawny sposób modelowania kompozytowej konstrukcji takiej łopaty lub choćby nawet sposób przyłożenia i wartości obciążeń aerodynamicznych mogłyby być tematem oddzielnej pracy dyplomowej.
Najprostszym przypadkiem może być łopata małej turbiny taka może być pełna w środku i z drewna.
Dopiero teraz gdy już masz model geometryczny tej łopaty oraz masz gęstość i moduł Younga materiału możemy rozmawiać o obciążeniach dynamicznych.
Przypadki obciążeń są podane w normach:
PN-IEC61400-1 TURBOZESPOŁY WIATROWE LUB
PN-IEC61400-2 MAŁE TURBOZESPOŁY WIATROWE DO 7m średnicy
Na PW na wydziale MEiL jest mędrzec który opiniował te normy i powinien je mieć jak pojdziesz od nowowiejskiej wejdziesz pierwszymi drzwiami to on będzie na parterze po prawej stronie.
Jeden przykładowy przypadek obciążeń jest taki: prędkość kątowa orientacji na wiatr jest taka to a taka obroty wirnika są maksymalne – wyliczamy momenty działające na łopatę wynikające ze zjawiska żyroskopowego dodajemy do obciążeń aerodynamicznych i znajdujemy położenie łopaty w którym obciążenia łopaty są max
Wyliczamy naprężenia w łopacie jeżeli one przekraczają w którymś punkcie naprężenia dopuszczalne zmieniamy geometrię np. pogrubiając sciankę w tym miejscu i iterujemy czyli znowu wyznaczamy dla nowego rozkładu mas momenty żyroskopowe itd.
I to samo dla innych przypadków obciążeń.
Jak przerobisz wszystkie przypadki obciążeń , twoja łopata jest gotowa do analizy modalnej jak masz Ansysa to masz z górki.
Łopata powinna mieć pierwszą postać drgań własnych powyżej obrotów wirnika.
Możesz też w dużym uproszczeniu stworzyć model belkowy łopaty , wówczas wszystkie obliczenia możesz przeprowadzić choćby w exelu .W takim przypadku dobrze jakbyś wiedział ile waży taka łopata jaką sobie założyłeś , masę tę rozkładasz zgodnie z rozkładem cięciwy , musisz jeszcze wyznaczyć wskaźniki wytrzymałości na zginanie i je ewentualnie modyfikować w procesie iteracji , jednak masa powinna już pozostać stała.
Obciążenia aerodynamiczne wyznaczasz tak jak poprzednio i przykładasz punktowo.
Czestość drgań własnych to już tylko prosty problem numeryczny.
Dodatkowo dla bajeru możesz sobie jeszcze zoptymalizować kąt stożkowania i przekonać się jak wpływa on na momenty gnące w łopacie
Po tych przejściach jeszcze raz przerabiasz przypadki obciążeń i zapisujesz wyniki , te potrzebne będą do wyznaczenia obciążeń – piasty –wału - przekładni – generatora - wieży .
Tutaj należy uwzględnić siły pochodzące od wszystkich łopat wirnika.
OBCIĄŻENIA WIEŻY
I Moment w osi wirnika
Moment obrotowy wirnika przekazany jest poprzez łożysko obrotu gondoli do wieży
poprzez łapy generatora pomniejszony o ( 1 - sprawność przekładni )
reszta poprzez łapy przekładni
Moment obrotowy wirnika można wyznaczyć z zależności:
Moment = Moc_elektr/sprawności/prędkość kątowa [rad/sek]
Moment bezwładności wirnika podczas hamowania awaryjnego , moment wywołany gwałtownym obciążeniem elektrycznym generatora - przypadki z normy
II Moment w osi prostopadłej do osi wirnika
Momenty od sił żyroskopowych i bezwładności (obc masowe)
Momenty od niejednorodnego rozkładu prędkości (pionowy rozkład prędkości , obrotu gondoli , zacienienia i turbulencji
Tu trzeba rozpatrzyć - mementy te dla wieży mogą byc gnące i skręcające.
III Siła równoległa do osi wirnika od oporu wirnika (współzależy z punktem II)
IV Ciężar gondoli i własny wieży ewentualnie siły od odciągów
V siła oporu działająca na maszt
Częstość drgań własnych wieży powinna być większa niż częstotliwość obrotów wirnika przemnożona przez liczbę łopat.
W przypadku fundamentów nie mam wiedzy
Zbigniew Kosa edytował(a) ten post dnia 28.12.08 o godzinie 01:18
пропозиції роботи
