آموزش کامسول comsol رشته مهندسی نفت
آموزش کامسول comsol رشته مهندسی نفت هنگامی که باد پره های پروانه مانند یک توربین بادی را به دور روتور (که به محور اصلی متصل است) می چرخاند، روتور نیز به نوبه خود یک ژنراتور را برای ایجاد برق می چرخاند. برای کمک به تبدیل انرژی جنبشی باد به انرژی الکتریکی، پره های توربین بادی باید بارهای باد، گرانشی و گریز از مرکز را تحمل کنند. تعداد پره‌ها می‌تواند متفاوت باشد (اگرچه سه عدد معمولی است)، بسته به این که آیا توربین یک توربین بادی با محور افقی سنتی است یا یک توربین بادی با محور عمودی.
پره های توربین برای موثر بودن باید بزرگ باشند. اندازه بزرگ به این معنی است که مهندسان باید در مورد مواد خود که باید هم سبک و هم قوی باشند انتخاب کنند. این عوامل در کمک به عملکرد پره‌ها در اثر بارگذاری ساختاری و آب و هوای خشن، از جمله بادهای سنگین، فرسایش ذرات معلق در هوا، و تجمع یخ بسیار مهم هستند. یافتن مواد تیغه مناسب در طول سال‌ها چالش برانگیز بوده است. در دهه 1940، مهندس پالمر کاسلت پاتنام با شرکت S. Morgan Smith برای ساخت یک توربین بادی با استفاده از پره های فولادی همکاری کرد. با این حال، به دلیل انتخاب مواد فلزی، توربین قادر به کار مداوم نبود و تنها پس از چند صد ساعت یکی از پره ها از کار افتاد. طراحی ها در دهه 1950 با توربین بادی Gedser که توسط Johannes Juul در دانمارک ایجاد شد، بهبود یافت. این توربین به دلیل دارا بودن سه تیغه کامپوزیت از چوب، فولاد و آلومینیوم قادر بود به مدت 11 سال بدون تعمیر کار کند. از دهه 1970 به بعد، استاندارد ساخت توربین های بادی با پره های کامپوزیت بود. علاوه بر این، مهندسان دریافتند که از آنجایی که تک تک قسمت‌های تیغه دارای تاریخچه بارگذاری چرخه‌ای متفاوتی هستند، می‌توان از مواد کامپوزیتی مختلف برای نواحی مختلف تیغه استفاده کرد تا کارایی طراحی آن را بهبود بخشد.
آموزش کامسول comsol رشته مهندسی نفت
در این مثال، یک تیغه کامپوزیت با استفاده از مخلوطی از لامینیت کربن-اپوکسی، ورقه ورقه شیشه-وینیل استر و فوم پلی وینیل کلراید (PVC) مدل سازی شده است. ویژگی‌های ماژول مواد کامپوزیت، افزونه‌ای به نرم‌افزار ماژول مکانیک سازه در نسخه 5.4، به شما این امکان را می‌دهد که مواد لایه‌ای مختلف را در یک ساختار ساندویچی با فوم PVC در مرکز بسازید.
مدلسازی تیغه کامپوزیت توربین بادی با نرم افزار
برای این مدل، تیغه کامپوزیت 61.5 متر طول دارد و هندسه آن 19 بخش مختلف دارد که با اشکال ایرفویل مشخص می شوند. همانطور که در زیر نشان داده شده است، 6 نوع ایرفویل برای بخش های مختلف تیغه کامل استفاده می شود. قرارگیری ایرفویل ها بر اساس شکل آنها است: NACA 64-618 برای اهداف آیرودینامیک بهترین است، بنابراین در نوک تیغه قرار می گیرد. در حالی که DU 99-W-405 به دلیل قابلیت های ساختاری خود خوب است، بنابراین در پایه قرار می گیرد. ایرفویل های DU در بین آنها به گونه ای چیده شده اند که انتقال بین نوک و ریشه را هموار کنند. هنگام تنظیم شرایط بارگذاری و مرزی، مهم است که دو قسمت تیغه را در نظر داشته باشید: پوست و اسپارها. پوست از مرزهای منحنی بیرونی تشکیل شده و کل بار را حمل می کند، در حالی که اسپارها اعضای عمودی داخلی هستند که تیغه را تقویت می کنند و سفتی خمشی و پیچشی را افزایش می دهند.
آموزش comsol رشته مهندسی نفت
بارهای وارد بر سازه شامل وزن خود تیغه و نیروی گریز از مرکز است. برای این مثال، اثرات آیرودینامیکی و بارهای باد در نظر گرفته نشده است. در عوض، تمرکز فقط بر روی تجزیه و تحلیل بارهای گرانشی و گریز از مرکز است. دو نوع تجزیه و تحلیل انجام می شود:
ثابت، که شامل محفظه بار گرانشی، محفظه بار نیروی گریز از مرکز، و ترکیبی از این دو برای یک مقدار واحد RPM تیغه (15 RPM) است.
فرکانس ویژه پیش تنیده، که برای مورد بار گریز از مرکز برای طیفی از RPMs تیغه (0-30 RPM) است. آموزش کامسول comsol رشته مهندسی شیمی بخوانید.
تحلیل مودال
با حرکت به تجزیه و تحلیل فرکانس ویژه پیش تنیده، می توانید بینشی در مورد اینکه چگونه نیروهای گریز از مرکز بر اشکال حالت های مختلف در سرعت های مختلف تأثیر می گذارند، به دست آورید. در حالی که در اینجا نشان داده نشده است، می توانید اشکال حالت ویژه تیغه را برای سرعت های مختلف ارزیابی کنید، و ببینید که چگونه سرعت های بالاتر بر غلظت استرس تاثیر می گذارد. همچنین می‌توان این اشکال را با شکل‌های حالت ویژه در زمانی که تیغه در حال چرخش نیست، مقایسه کرد، مانند تصویر زیر. همانطور که در این مثال نشان داده شد، انجام تحلیل‌های تنش و مودال می‌تواند به مهندسان کمک کند تا انواع مختلف بارها را هنگام بهینه‌سازی طراحی محاسبه کنند. جهت مطالعه در مباحث آموزش کامسول comsol رشته مهندسی شیمی اقدام کنید.
از پره های توربین بادی علاوه بر این، با ماژول مواد کامپوزیت، آنها می توانند به راحتی لایه هایی را که دارای ضخامت ها، خواص مواد و جهت گیری های الیاف مختلف هستند، روی هم قرار دهند و همچنین این ساختارها را تجزیه و تحلیل کرده و انواع مواد را اصلاح کنند.
