Δομική ανάλυση και σχεδιασμός πτερυγίου Α/Γ οριζοντίου άξονα από ινώδη σύνθετα υλικά

• Κύριος συγγραφέας: Μακρής, Γιώργος
• Άλλοι συγγραφείς: Makris, George
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Σχεδιασμός πτερυγίου από ινώδη σύνθετα υλικά; Αστοχίες; Blade design from fibrous composite materials; Failures

Η αιολική ενέργεια αποτελεί μια από τις εναλλακτικές μεθόδους παραγωγής ενέργειας που είναι φιλικές προς το περιβάλλον και η αποτελεσματική εκμετάλλευσή της εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις ανεμογεννήτριες. Το μέγεθος των πτερυγίων είναι από τα βασικότερα χαρακτηριστικά μιας ανεμογεννήτριας καθώς καθορίζει την ισχύ της. Τα πτερύγια έχουν μεγάλο μήκος ώστε να μπορούν να αξιοποιούν όσο το δυνατόν μεγαλύτερο ποσοστό αιολικής ενέργειας, ενώ ταυτόχρονα είναι λεπτά για να μην επηρεάζονται από ακραίες ταχύτητες ανέμου. Στην συγκεκριμένη εργασία γίνεται ο σχεδιασμός ενός πτερυγίου οριζοντίου άξονα από ινώδη σύνθετα υλικά και το υπολογιστικό εργαλείο που θα χρησιμοποιηθεί είναι το ANSYS Workbench. Για την δημιουργία του πτερυγίου πρώτα θα υπολογιστούν συγκεκριμένες διατομές του από τις τροποποιημένες εξισώσεις για NACA 63-2xx χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα MATLAB. Από αυτές τις διατομές θα δημιουργηθεί στη συνέχεια η επιφάνεια του πτερυγίου η οποία θα χωριστεί σε μικρότερες επιφάνειες για να επιτευχθεί καλύτερος σχεδιασμός. Η εξωτερική φόρτιση του πτερυγίου αποτελείται από συγκεντρωμένα φορτία τα οποία χρησιμοποιούνται σαν προσέγγιση κατανομών φορτίσεων που υπάρχουν στο πτερύγιο. Γίνεται πρόβλεψη της αστοχίας χρησιμοποιώντας τα δύο κριτήρια αστοχίας Tsai-Hill και Hoffman και γίνεται μια σύγκριση μεταξύ τους. Ακόμα γίνεται υπολογισμός των συνεπίπεδων δυνάμεων και ροπών για κάθε πεπερασμένο στοιχείο δύο διατομών και προκύπτουν συμπεράσματα για το ποια μέρη της διατομής δέχονται τις μεγαλύτερες φορτίσεις αλλά και για το αν υπάρχει συμφωνία ανάμεσα στις δυνάμεις και στις ροπές με την αστοχία. Στην συνέχεια δημιουργούνται νέα μοντέλα που αποτελούν κομμάτια του πτερυγίου γύρω από την διατομή στην οποία επιδιώκεται ο υπολογισμός των δυνάμεων και τα οποία θα χρησιμοποιηθούν για να γίνει σύγκριση στις δυνάμεις και ροπές και στην αστοχία και θα προκύψει ποιος τρόπος σχεδιασμού είναι πιο συντηρητικός. Τα αποτελέσματα για τις δυνάμεις και την αστοχία θα συγκριθούν και με τις τιμές που υπολογίζει το πρόγραμμα ROBUST. Όλα τα μοντέλα θα ελεγχθούν και ως προς τον λυγισμό και στο τέλος θα παρουσιαστεί ένας νέος σχεδιασμός του πτερυγίου σύμφωνα με τον οποίο δεν θα υπάρχει αστοχία. Η συγκεκριμένη εργασία θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και σαν ένα οδηγός για την δημιουργία ενός πτερυγίου οριζοντίου άξονα από ινώδη σύνθετα υλικά χρησιμοποιώντας το ANSYS Workbench.