1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn

96 1K 2

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 96
Dung lượng 1,38 MB

Nội dung

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ****** LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH HÓA VÀ TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÁNH TURBINE GIÓ KIỂU TRỤC ĐỨNG THEO LÝ THUYẾT CHUYỂN VỊ BẬC NHẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN. Học Viên: Trần Thị Nam Thu Lớp: CHK11 CTM Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy HDKH: PGS.TS. Ngô Như Khoa THÁI NGUYÊN – 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ****** LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH HÓA VÀ TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÁNH TURBINE GIÓ KIỂU TRỤC ĐỨNG THEO LÝ THUYẾT CHUYỂN VỊ BẬC NHẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN. Học Viên: Trần Thị Nam Thu Lớp: CHK11 CTM Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy HDKH: PGS.TS. Ngô Như Khoa HƢỚNG DẪN KHOA HỌC HỌC VIÊN PGS.TS. Ngô Nhƣ Khoa Trần Thị Nam Thu THÁI NGUYÊN – 2010 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT - 1 - CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn HDKH: PGS.TS Ngô Như Khoa HVTH: Trần Thị Nam Thu – K11 CNCTM MỤC LỤC Lời cảm ơn 1 Mục lục 1 Bảng các ký hiệu và chữ cái viết tắt 3 Mở đầu 5 Chƣơng 1. Tổng quan về kết cấu cánh Turbine gió và vật liệu Composite 8 1.1. Giới thiệu 8 1.2. Cánh và kết cấu cánh: Hình dáng hình học và khí động học cánh turbine… 9 1.2.1. Các thông số hình học……………………………………………… 9 1.2.2. Hình dáng biên dạng cánh…………………………………………… 9 1.2.3. Khí động lực học tác dụng trên cánh quay trong môi trường tĩnh… 10 1.3. Lực, sự phân bố áp lực và một số yếu tố ảnh hưởng đến sự phân bố áp lực trên cánh turbine…………………………………………………………………. 12 1.3.1. Nguyên lý…………………………………………………………… 13 1.3.2. Khái niệm cơ bản của sự phân bố áp lực…………………………… 14 1.3.3. Ảnh hưởng hình học biên dạng cánh……………………………… 16 1.3.3.1. Ảnh hưởng của kích thước ngăn……………………………. 16 1.3.3.2. Ảnh hưởng của chiều dày………………………………… 17 1.3.4. Ảnh hưởng của số Reynol………………………………………… 21 1.4. Vật liệu Composite 21 1.4.1. Lý thuyết tấm nhiều lớp kinh điển………………………………… 25 1.4.2. Lý thuyết biến dạng cắt bậc nhất…………………………………… 26 1.5. Kết luận 26 Chƣơng 2. Xây dựng các hệ thức cơ bản cho kết cấu dạng vỏ bằng vật liệu Composite lớp theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất của Midlin ……………. 28 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT - 2 - CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn HDKH: PGS.TS Ngô Như Khoa HVTH: Trần Thị Nam Thu – K11 CNCTM 2.1. Trường chuyển vị…………………………………………………… 28 2.2. Trường biến dạng………………………………………………… 29 2.3. Trường ứng suất…………………………………………………… 30 2.4. Trường nội lực……………………………………………… 32 Chƣơng 3. Tính toán vỏ Composite nhiều lớp chịu uốn bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn…………………………………………………………………….… 37 3.1. Mô hình hóa bài toán…………………………………………………… 37 3.2. Mô hình hóa phần tử vỏ………………………………………………… 38 3.2.1. Ma trận độ cứng của phần tử vỏ……………………………………. 44 3.2.2. Quy đổi về lực nút………………………………………………… 49 3.2.3. Hệ phương trình phần tử hữu hạn………………………………… 49 Chƣơng 4. Xây dựng hệ phƣơng trình phần tử hữu hạn cho kết cấu vỏ sử dụng phần tử tứ giác bậc hai…………………………………………………………. 52 4.1. Giới thiệu…………………………………………………………………. 52 4.2. Phần tử tứ giác bậc hai……………………………………………………. 52 4.3. Phần tử quy chiếu…………………………………………… 53 4.4. Ma trận Jacobien của các phần tử………………………………………… 58 4.5. Xây dựng ma trận độ cứng tổng thể K……………………………………. 60 4.6. Xây dựng véc tơ lực nút tổng thể F………………………………………. 81 Chƣơng 5. Kết quả số………………………………………………………… 86 Kết luận chung…………………………………………………………… 60 Tài liệu tham khảo………………………………………………………… 81 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT - 3 - CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn HDKH: PGS.TS Ngô Như Khoa HVTH: Trần Thị Nam Thu – K11 CNCTM BẢNG CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT Ký hiệu Tên các đại lượng a, b Các kích thước của kết cấu vỏ: chiều dài, chiều rộng. s r z Hệ trục chung của vỏ. x y z Hệ trục tọa độ địa phương của vỏ theo các phương khi đã chuyển đổi về hệ trục chung. u, v, w Là các thành phần chuyển vị theo các phương s, r, z của vỏ. u 0 , v 0 , w 0 Là các thành phần chuyển vị theo các phương s, r, z tại mặt trung bình của vỏ. / Toán tử đạo hàm riêng theo… ,, s r z    Các thành phần biến dạng dài theo các phương s, r, z của vỏ. 12 ,RR Bán kính tọa độ cong trực giao r, s ,, rs sz rz    Các thành phần biến dạng góc của vỏ. 00000 ,,,, rzszrsrs  Là các biến dạng của mặt phẳng trung tâm tấm. ,, s r rs k k k Là các thành phần độ cong. 11 22 ,  Là các thành phần ứng suất pháp của vỏ 12 13 23 ,,    Là các thành phần ứng suất tiếp của vỏ 11 22 12 13 23 , , , ,      Là các thành phần biến dạng của vỏ k Q Là các ma trận đàn hồi   N Ma trận các thành phần lực màng của vỏ.   Q Ma trận các thành phần lực cắt của vỏ. LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT - 4 - CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn HDKH: PGS.TS Ngô Như Khoa HVTH: Trần Thị Nam Thu – K11 CNCTM   M Ma trận các thành phần mô men nội lực của vỏ.   d Véc tơ chuyển vị   i d Véc tơ chuyển vị nút của phần tử vỏ   t d Véc tơ chuyển vị điểm Mt của phần tử vỏ. N i Hàm nội suy nút của vỏ. L i Ma trận các toán tử của vỏ. [B i ] Ma trận tính biến dạng của vỏ.   a Chuyển vị nút của phần tử vỏ. [K e ] Ma trận độ cứng của phần tử vỏ. [K] Ma trận độ cứng tổng thể   e P Véc tơ tải trọng tác dụng lên phần tử.   F Véc tơ lực nút chung [B] P Ma trận tính lực ,  Hệ tọa độ quy chiếu. [J], J Ma trận Jacobien và định thức của nó ii  , Tọa độ các điểm Gauss W i Hàm trọng số tại điểm Gauss , sr  Là các góc xoay quanh các truc r, s của vỏ.  Là góc phương sợi của lớp vật liệu vỏ PTHH (FEM) Phần tử hữu hạn LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT - 5 - CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn HDKH: PGS.TS Ngô Như Khoa HVTH: Trần Thị Nam Thu – K11 CNCTM MỞ ĐẦU Bộ phận chính của máy phong điện kiểu trục ngang hay trục đứng là bộ phận cánh, đặc biệt là khả năng quay của cánh. Để nó hoạt động tốt cần chú ý tới việc lựa chọn hình dạng và kích thước cánh tối ưu. Biên dạng cánh turbine có thể ở dạng tấm phẳng đơn giản; dạng vỏ trụ; hay dạng khí động học phức tạp. Xét về mặt kết cấu, cánh turbine gió thường ở dạng kết cấu tấm/vỏ có hoặc không có gân gia cường và ở dạng hộp panel, vật liệu thường sử dụng là vật liệu composite lớp. Việc nghiên cứu xây dựng các mô hình tính toán cho kết cấu cánh turbine gió là không thể thiếu trong quá trình thiết kế nó góp phần nâng cao hiệu suất của các máy phong điện. Đây là nhóm kết cấu phức tạp. Trong lĩnh vực cơ học vật liệu và kết cấu Composite các phương pháp có thể được chia thành hai nhóm: nhóm phương pháp giải tích và nhóm phương pháp số. Ở đây, luận văn đã sử dụng nhóm phương pháp số mà cụ thể là phương pháp phần tử hữu hạn để xây dựng mô hình cơ học tính toán ứng xử cơ học kết cấu cánh. Phương pháp này đã được ứng dụng vào cơ học từ rất lâu, nó thường được sử dụng để khảo sát các mô hình có những đặc điểm cơ học phức tạp. Do đặc điểm quản lý thông tin về nút (lực nút, chuyển vị nút) nên khối lượng tính toán sơ cấp rất lớn. Phương pháp phần tử hữu hạn chỉ thực sự có ý nghĩa khi được ứng dụng máy tính. Vì vậy mà luận văn đã xây dựng chương trình tính bằng MATLAB. Dựa trên cơ sở mô hình cơ học, nghiên cứu xây dựng mô hình PTHH để có thể giải quyết các bài toán bền, cứng cho cánh turbine khi chịu tác dụng của tải trọng gió. Gần đây đã có một số nghiên cứu liên quan đến đề tài như: Nghiên cứu động lực học cánh turbine nhằm nâng cao hiệu quả và độ an toàn của hệ thống cánh turbine gió [1], [5]; hay nghiên cứu động lực học cánh turbine kiểu trục đứng nhằm nâng cao hiệu quả mặt hứng gió và giảm thiểu ảnh hưởng của mặt cản gió cho cánh turbine [2]; Một số nghiên cứu về hiệu quả sử dụng vật liệu compossite lớp cho cánh turbine [6]. Các nghiên cứu trong nước về hệ thống turbine gió nói riêng và phong điện nói chung còn đặc biệt ít. Nghiên cứu có quy mô và gần đây nhất có thể kể đến là kết quả LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT - 6 - CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn HDKH: PGS.TS Ngô Như Khoa HVTH: Trần Thị Nam Thu – K11 CNCTM của nhóm nghiên cứu do PGS-TSKH Nguyễn Phùng Quang [4] là nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống phát điện chạy bằng năng lượng gió có công suất danh định từ 10KW đến 30KW. Nội dung nghiên cứu tập trung chủ yếu vào việc xây dựng các bộ điều khiển: bộ điều khiển nạp bank accu, bộ điều khiển công suất phát, bộ nghịch lưu và tích hợp với hệ thống turbine gió và máy phát nhập ngoại. Luận văn của Chu Đức Quyết [8], đã tính toán thiết kế các vị trí, số cánh, kích thước hệ thống cánh phẳng cho máy phong điện kiểu trục đứng. Và một số nghiên cứu về kết cấu tấm có gân gia cường bằng vật liệu compossite lớp, như: Nguyễn Tiến Dũng [7], trong đó, đề tài đã thiết lập được phần tử lai tấm gân để xây dựng mô hình PTHH cho bài toán kết cấu tấm có gân tăng cứng chịu tải trọng phân bố đều và áp dụng mô hình chuyển vị bậc nhất Mindlin với việc sử dụng phần tử tam giác bậc cao (6 nút tại mỗi phần tử và mỗi nút có 5 bậc tự do), để xây dựng ma trận độ cứng phần tử của tấm – gân; Trần Hữu Quốc [9], đã xây dựng mô hình phần tử tấm – gân với phần tử tứ giác 9 nút cho tấm và phần tử dầm 3 nút cho gân, dựa trên lý thuyết chuyển vị cắt bậc cao của Reddy. Mặc dù ngành công nghiệp chế tạo turbine gió nói chung trên thế giới đã và đang được phát triển mạnh mẽ, tuy nhiên các công trình công bố cũng như các tài liệu về vấn đề này còn rất hạn chế, đặc biệt là vấn đề tính toán cơ học kết cấu cánh, nội dung đề cập đến trong đề tài luận văn này. Trong luận văn này, bằng phương pháp phần tử hữu hạn, sử dụng phần tử tứ giác 4 nút và sử dụng hàm nội suy hình học tại các nút của phần tử vỏ để tính ma trận độ cứng của vỏ. Khảo sát bài toán tĩnh để phân tích biến dạng của kết cấu vỏ kín làm bằng vật liệu composite. LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT - 7 - CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn HDKH: PGS.TS Ngô Như Khoa HVTH: Trần Thị Nam Thu – K11 CNCTM MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN - Tên đề tài: Mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn. - Mục tiêu: Xây dựng mô hình cơ học tính toán ứng xử cơ học kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng bằng vật liệu composite lớp. - Đối tượng nghiên cứu: Tính toán số đối với bài toán vỏ kín bằng vật liệu Composite lớp, liên kết ngàm 2 đầu chịu tác dụng của tải trọng phân bố đều. - Nhiệm vụ: + Nghiên cứu tổng quan về các công trình đã được thực hiện trong và ngoài nước đối với kết cấu vỏ bằng vật liệu Composite lớp. + Xây dựng mô hình hoá kết cấu cánh turbine gió, xây dựng được mô hình cơ học tính toán ứng xử cơ học kết cấu + Xây dựng mô hình phần tử hữu hạn tính toán ứng xử cơ học kết cấu cánh turbine. + Xây dựng chương trình tính bằng MATLAB, áp dụng tính toán cơ học kết cấu cánh turbine của trạm phong điện kiểu trục đứng công suất 10KW, vật liệu cánh là Composite lớp, nền nhựa cốt sợi thuỷ tinh . LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT - 8 - CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ CTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn HDKH: PGS.TS Ngô Như Khoa HVTH: Trần Thị Nam Thu – K11 CNCTM CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU CÁNH TURBINE GIÓ VÀ VẬT LIỆU COMPOSITE. 1.1. Giới thiệu Hiện nay, trong số các nguồn năng lượng mới, năng lượng bằng sức gió phát triển nhanh nhất trên thế giới vì nguyên liệu dồi dào, rẻ tiền, dễ áp dụng, sạch và không làm hại môi trường. Các máy phát điện lợi dụng sức gió (trạm phong điện) đã được sử dụng nhiều ở các nước châu Âu, Mỹ và các nước công nghiệp phát triển khác. Đức đang dẫn đầu thế giới về công nghệ phong điện. Hiện có các loại máy phát phong điện với công suất rất khác nhau, từ 1 kW tới hàng MW. Các trạm phong điện có thể hoạt động độc lập hoặc cũng có thể nối với mạng điện quốc gia. Các trạm phong điện có thể phát điện khi tốc độ gió từ 3 m/s (11 km/h), và tự ngừng phát điện khi tốc độ gió vượt quá 25 m/s (90 km/h). Tốc độ gió hiệu quả từ 10 m/s tới 17 m/s, tùy theo từng thiết bị phong điện. Như vậy năng lượng gió là nguồn năng lượng tái tạo phát triển hơn cả. Trong tương lai nguồn năng lượng tái tạo thu được từ các turbine gió đóng vai trò quan trọng trong sự phát điện của nguồn điện. Turbine được phân ra làm hai loại: Turbine gió trục ngang (HAWT) và turbine gió trục đứng (VAWT), các turbine này chúng khác nhau về vị trí trục. Mặc dù HAWT hiệu quả hơn và với sự chế tạo phong phú chúng được sử dụng phổ biến. VAWT được nghiên cứu bởi nhiều nhà nghiên cứu sử dụng công nghệ phân tích hiện đại. Có thể thấy rằng, phạm vi cũng như quy mô sử dụng các trạm phong điện trục đứng còn rất khiêm tốn so với các hệ thống HAWT, các hệ thống VAWT có thể hoạt động bình đẳng với mọi hướng gió nên có cấu tạo đơn giản, các bộ phận đều có kích thước không quá lớn nên vận chuyển và lắp ráp dễ dàng, độ bền cao, duy tu bảo dưỡng đơn giản. Với đăc điểm như vậy, nên thị trường mà các công ty R&D (nghiên cứu chế tạo và thương mại hóa) hệ thống này (chủ yếu của Trung Quốc) hiện đang hướng tới là [...]... giới hạn ở các kết cấu đơn giản và chịu lực đơn giản - Nhóm các phương pháp số: Phương pháp này tỏ ra rất hiệu quả, đặc biệt là phương pháp phần tử hữu hạn, nó rất phù hợp cho các kết cấu có hình dạng, tải trọng tác dụng và kiểu liên kết phức tạp Tuy nhiên độ chính xác của kết quả tính toán phụ thuộc rất nhiều vào lý thuyết (mô hình) mà ta sử dụng Một số lý thuyết tấm áp dụng cho vật liệu này như lý thuyết. .. kinh điển, lý thuyết biến dạng cắt bậc nhất của Mindilin, lý thuyết tấm bậc cao,…Do đó vấn đề quan trọng mang tính quyết định đến độ chính xác của kết quả tính toán chính là lý thuyết mà ta sử dụng 1.4.1 Lý thuyết tấm nhiều lớp kinh điển Lý thuyết tấm nhiều lớp kinh điển được xây dựng trên cơ sở chuyển vị trong mặt phẳng tấm (x, y) biến thiên tuyến tính theo chiều dày của tấm và chuyển vị theo phương z... vừa và nhỏ, phù hợp với các trang trại, hộ gia đình hay những nơi độc lập xa trung tâm 1.2 Cánh và kết cấu cánh: Hình dáng hình học và khí động học cánh turbine 1.2.1 Các thông số hình học Hình 1.1 Hình dáng hình học cánh turbine Đầu nhọn của biên dạng cánh (điểm B) được gọi là “đuôi cánh Đầu cánh là vị trí của điểm A ở đầu biên dạng cánh, cách xa điểm B nhất AB = l là dây cung của biên dạng cánh. .. CHO KẾT CẤU DẠNG VỎ BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE LỚP THEO LÝ THUYẾT CHUYỂN VỊ BẬC NHẤT CỦA MIDLIN 2.1 Trƣờng chuyển vị Trường chuyển vị theo lý thuyết bậc nhất của MindLin đối với vỏ trong tọa độ cong: Các giả thuyết của Mindlin là: + Các đoạn thẳng vật chất trực giao với mặt giữa trước khi biến dạng sẽ vẫn thẳng nhưng không nhất thiết trực giao với mặt giữa của vỏ sau khi biến dạng + Thành phần ứng suất theo. .. tạo vật liệu Composite có thể tính toán được các đặc trưng cơ học cho vật liệu Composite, lựa chọn các vật liệu thành phần, tối ưu hóa vật liệu và dự đoán độ bền của chúng trong một số phương án chịu lực khác nhau 1.4.2 Lý thuyết biến dạng cắt bậc nhất Lý thuyết tấm bậc nhất được dựa trên cơ sở trường chuyển vị của tấm và hay được sử dụng nhất là lý thuyết biến dạng cắt bậc nhất của Mindlin, được biểu... các cánh được liên kết bởi các mối nối cứng, thông thường biên dạng của chúng là 2 mặt lồi, chúng có nhiều kiểu như hệ thống cánh kiểu hình trụ, hình nón, hình cầu hay kiểu parabol Song bất cứ kiểu biên dạng nào chúng cũng đều hoạt động theo một nguyên lý chung 1.3.1 Nguyên lý Nhờ lực của gió tác động vào cánh turbine làm roto chuyển động Khi nghiên H¦íng giã cứu khí động lực học của cánh turbine có mô. .. toàn kết cấu Composite Các phương pháp tính toán trong lĩnh vực cơ học vật liệu và kết cấu Composite có thể được chia thành 2 nhóm, đó là nhóm giải tích và nhóm số: - Nhóm giải tích: Các thông số của vật liệu và kết cấu có thể được xác định trực tiếp Các chương trình trên máy tính được xây dựng trên cơ sở giải tích không quá phức tạp như các chương trình tính bằng phương pháp số, nhưng phương pháp. .. của kết cấu 1.5 Kết luận Như vậy vấn đề cần giải quyết ở đây là ta phải xây dựng được mô hình tính toán ứng xử cơ học kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng bằng vật liệu composite lớp Luận văn chỉ tập trung tính toán cho biên dạng NACA đối xứng làm bằng vật liệu Composite lớp chịu tác dụng của tải trọng phân bố đều Phương trình cho loại profin NACA 4 số đối xứng: 2 3 4 tc  x x x x x  z ... đổi ta có kết quả như hình 1.6 W W V U F F W V W V U F U F Hình 1.6 Thành phần lực và vận tốc trên cánh turbine Gió chuyển động với vận tốc tương đối là W khi tác động vào cánh turbine, V là vận tốc thực của gió và U là vận tốc vòng, ta có: V  U  W hoặc có thể được viết là: W  V  U Nếu biết được véc tơ vận tốc V và U , ta có thể xác định được véc tơ W và từ đó có thể lắm bắt được nguyên lý động... THUẬT - 20 - CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ CTM Qua đây ta thấy rằng cánh turbine gió có hình dáng hình học khá phức tạp Sự phân bố áp lực trên cánh phụ thuộc cơ bản vào hình học biên dạng cánh (ảnh hưởng của kích thước ngăn, ảnh hưởng của kích thước chiều dày cánh) và số Reynol Hiện tại chưa thấy có tài liệu nào phân tích về tính toán cơ học cánh turbine 1.4 Vật liệu Composite Vật liệu composite là loại vậy . TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN - Tên đề tài: Mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phƣơng pháp phần tử hữu hạn. -. SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH HÓA VÀ TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÁNH TURBINE GIÓ KIỂU TRỤC ĐỨNG THEO LÝ THUYẾT CHUYỂN VỊ BẬC NHẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN. Học Viên: Trần Thị Nam. SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH HÓA VÀ TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÁNH TURBINE GIÓ KIỂU TRỤC ĐỨNG THEO LÝ THUYẾT CHUYỂN VỊ BẬC NHẤT BẰNG PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN. Học Viên: Trần Thị

Ngày đăng: 04/10/2014, 03:28

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[3] Asaf Varol, Cumali ’IlkılıcYasin Varol. Increasing the efficiency of wind turbines. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 89 (2001) 809–815 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Increasing the efficiency of wind turbines
[4] Robert J. Butler, Aaron R. Byerley, Kenneth VanTreuren, James W. Baughn, The effect of turbulence intensity and length scale on low-pressure turbine blade aerodynamics. International Jounal of Heat and Fluid Flow 22 (2001) 123-133 Sách, tạp chí
Tiêu đề: The effect of turbulence intensity and length scale on low-pressure turbine blade aerodynamics
[5] Ph. Devinant, T. Laverne, J. Hureau. Experimental study of wind-turbine airfoil aerodynamics in high turbulence. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 90 (2002) 689–707 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Experimental study of wind-turbine airfoil aerodynamics in high turbulence
[7] Ali Vardar and Bulent Eker. Principle of rotor design for horizontal axis wind turbines. Journal of Applied Sciences 6 (7): 1527-1533, 2006 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Principle of rotor design for horizontal axis wind turbines
[8] Bulent Eker, Ali Vardar., Using of composite material in wind turbine blades. Journal of Applied Sciences 6 (14): 2917-2921, 2006 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Using of composite material in wind turbine blades
[9] Đỗ Tiến Dũng (2007), luận văn thạc sỹ “Nghiên cứu số kết cấu tấm bằng vật liệu Composite có gân tăng cứng bằng phương pháp phần tử hữu hạn”. Trường Đại học KTCN – Đại học Thái Nguyên Sách, tạp chí
Tiêu đề: “Nghiên cứu số kết cấu tấm bằng vật liệu Composite có gân tăng cứng bằng phương pháp phần tử hữu hạn”. Trường
Tác giả: Đỗ Tiến Dũng
Năm: 2007
[10] Chu Đức Quyết (2009), luận văn thạc sỹ “Tính toán thiết kế mô hình hệ thống cánh Turbine gió kiểu trục đứng trong máy phát điện công suất 30KW”., Trường Đại học KTCN – Đại học Thái Nguyên Sách, tạp chí
Tiêu đề: “Tính toán thiết kế mô hình hệ thống cánh Turbine gió kiểu trục đứng trong máy phát điện công suất 30KW”., Trường
Tác giả: Chu Đức Quyết
Năm: 2009
[11] Trần Hữu Quốc (2009), luận án tiến sĩ “Mô hình hóa và tính toán sô kết cấu tấm composite có gân gia cường”. Trường Đại học bách Khoa Hà Nội Sách, tạp chí
Tiêu đề: Mô hình hóa và tính toán sô kết cấu tấm composite có gân gia cường
Tác giả: Trần Hữu Quốc
Năm: 2009
[1] Trần Ích Thịnh (1994), Vật liệu Composite cơ học và kết cấu, NXB Giáo dục Khác
[2] Ngô Như Khoa (2002), Mô hình hóa và tính toán số vật liệu, kết cấu Composite lớp, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội Khác
[12] Trần Ích Thịnh – Trần Đức Trung – Nguyễn Việt Hùng (2000), Phương pháp phần tử hữu hạn trong kỹ thuật, Hà Nội Khác
[13] Tarun Kant and Rakesh K. Khare, Ahigher-Order facet quadrilateral Composite shell element (1997), India Khác
[14] S. Goswami and M. Mukhopadhyay, Finite Element Analysis of Laminated Composite Stiffened Shell, West Bengal India Khác
[15] J.R. Kommineni and T. Kant, Pseudo-Transient Analysis of Composite Shells Including Geometric and Material Non-Linearities, India Khác
[16] R.D.Cook, Four-node flat shell element: Drilling degrees of freedom, membrane-bending coupling,warped geometry, and behaviour, Comput. Struct., 50, 549-555(1994) Khác
[17] Jianhui Zhang, Numerical Modeling of Vertical Axis Wind Turbine (VAWT), (2004), Technical University Of Denmark Khác

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

BẢNG CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
BẢNG CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT (Trang 5)
Hình 1.1. Hình dáng hình học cánh turbine. - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.1. Hình dáng hình học cánh turbine (Trang 11)
Hình 1.3. Áp lực ở mặt trên và mặt dưới của cánh - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.3. Áp lực ở mặt trên và mặt dưới của cánh (Trang 12)
Hình 1.2. Hình dạng profin NACA đối xứng - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.2. Hình dạng profin NACA đối xứng (Trang 12)
Hình 1.4. Thành phần lực tác dụng lên cánh turbine - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.4. Thành phần lực tác dụng lên cánh turbine (Trang 13)
Hình 1.5. Hệ thống máy phong điện đầu tiên - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.5. Hệ thống máy phong điện đầu tiên (Trang 14)
Hình 1.6. Thành phần lực và vận tốc trên cánh turbine. - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.6. Thành phần lực và vận tốc trên cánh turbine (Trang 15)
Hình 1.8. Sự phân bố áp lực trên bề mặt cánh trên VAWT - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.8. Sự phân bố áp lực trên bề mặt cánh trên VAWT (Trang 17)
Hình 1.7. Các thành phần của hệ số áp lực - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.7. Các thành phần của hệ số áp lực (Trang 17)
Hình 1.9. Đường cong   C p  tại     5 0 , Re  1 e 6 . ( NACA0012, 0015, 0018, 0024) - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.9. Đường cong  C p tại    5 0 , Re  1 e 6 . ( NACA0012, 0015, 0018, 0024) (Trang 19)
Hình 1.10. Đường cong   C p  tại     20 0 , Re  1 e 6 .  (NACA0012, 0015, 0018, 0024) - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.10. Đường cong  C p tại    20 0 , Re  1 e 6 . (NACA0012, 0015, 0018, 0024) (Trang 19)
Hình 1.11. Đường cong   C p  tại     20 0 , Re  1 e 6 . (NACA 0012, 0015, 0018, 0024) - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.11. Đường cong  C p tại    20 0 , Re  1 e 6 . (NACA 0012, 0015, 0018, 0024) (Trang 20)
Hình 1.12. Đường cong   C p  tại     50 0 , Re  1 e 6 . (NACA 0012, 0015, 0018, 0024) - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.12. Đường cong  C p tại    50 0 , Re  1 e 6 . (NACA 0012, 0015, 0018, 0024) (Trang 20)
Hình 1.13. Đường cong   C p  tại - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.13. Đường cong  C p tại (Trang 21)
Hình 1.17. Hình Mô hình cấu trúc của Composite nhiều lớp - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.17. Hình Mô hình cấu trúc của Composite nhiều lớp (Trang 23)
Hình 1.18. Hệ trục chính vật liệu và hệ trục quy chiếu chung - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 1.18. Hệ trục chính vật liệu và hệ trục quy chiếu chung (Trang 24)
Hình 3.1. Mô hình hóa phần tử vỏ - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 3.1. Mô hình hóa phần tử vỏ (Trang 38)
Hình 3.2 mô tả tổ hợp 2 phần tử nói trên để tạo ra phần tử vỏ có 5 bậc tự do tại mỗi  nút: 3 chuyển vị thẳng và 2 chuyển vị góc - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 3.2 mô tả tổ hợp 2 phần tử nói trên để tạo ra phần tử vỏ có 5 bậc tự do tại mỗi nút: 3 chuyển vị thẳng và 2 chuyển vị góc (Trang 39)
Hình 3.2. Tổ hợp của phần tử vỏ - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 3.2. Tổ hợp của phần tử vỏ (Trang 40)
Hình 3.3. Mô tả cách chuyển trục của phần tử tứ giác 4 nút - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 3.3. Mô tả cách chuyển trục của phần tử tứ giác 4 nút (Trang 42)
Hình 4.4. Hình dạng profin NACA 0009 - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 4.4. Hình dạng profin NACA 0009 (Trang 58)
Bảng 4.1. Tọa độ profin - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Bảng 4.1. Tọa độ profin (Trang 58)
Hình 4.5. Vị trí đánh số nút trong hệ tọa độ chung - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 4.5. Vị trí đánh số nút trong hệ tọa độ chung (Trang 59)
Bảng 4.2. Tọa độ địa phương của các nút trên mỗi phần tử - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Bảng 4.2. Tọa độ địa phương của các nút trên mỗi phần tử (Trang 60)
Bảng 4.4. Bảng ghép nối phần tử - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Bảng 4.4. Bảng ghép nối phần tử (Trang 64)
Bảng 4.5. Bảng ghép nối ma trận độ cứng tổng thể - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Bảng 4.5. Bảng ghép nối ma trận độ cứng tổng thể (Trang 66)
Bảng 5.1. Kết quả khảo sỏt vỏ trụ về  tớnh toỏn độ vừng, R/h = 100 với tớch phõn  Gauss  3 3 2  - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Bảng 5.1. Kết quả khảo sỏt vỏ trụ về tớnh toỏn độ vừng, R/h = 100 với tớch phõn Gauss 3 3 2  (Trang 86)
Bảng 5.2. Kết quả khảo sỏt vỏ trụ về  tớnh toỏn độ vừng, R/h = 250 với tớch phõn  Gauss  3 3 2  - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Bảng 5.2. Kết quả khảo sỏt vỏ trụ về tớnh toỏn độ vừng, R/h = 250 với tớch phõn Gauss 3 3 2  (Trang 88)
Hình 5.3. Mô hình hóa PTHH  vỏ trụ mỏng dài  Hình 5.4. Mô hình hóa PTHH  vỏ trụ mỏng chịu  liên kết đơn - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Hình 5.3. Mô hình hóa PTHH vỏ trụ mỏng dài Hình 5.4. Mô hình hóa PTHH vỏ trụ mỏng chịu liên kết đơn (Trang 89)
Bảng 5.4.  Độ vừng lớn nhất tại  ( x  a / 2, y  b / 2, z  0)  của vỏ trụ trũn. - mô hình hoá và tính toán kết cấu cánh turbine gió kiểu trục đứng theo lý thuyết chuyển vị bậc nhất bằng phương pháp phần tử hữu hạn
Bảng 5.4. Độ vừng lớn nhất tại ( x  a / 2, y  b / 2, z  0) của vỏ trụ trũn (Trang 91)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w