Nghiên cứu mô phỏng tương tác lỏng rắn tác dụng lên cánh tuốc bin gió cở nhỏ trục ngang bằng phần mềm ansys

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG HUỲNH KIM TÚ NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG TƯƠNG TÁC LỎNG – RẮN TÁC DỤNG LÊN CÁNH TUỐC BIN GIÓ CỠ NHỎ TRỤC NGANG BẰNG PHẦN MỀM ANSYS LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG HUỲNH KIM TÚ NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG TƯƠNG TÁC LỎNG - RẮN TÁC DỤNG LÊN CÁNH TUỐC BIN GIÓ CỠ NHỎ TRỤC NGANG BẰNG PHẦN MỀM ANSYS Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 60520116 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS Phan Thành Long Đà Nẵng – Năm 2017 i  Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả luận văn Huỳnh Kim Tú ii MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài: Mục đích ý nghĩa đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình sử dụng lượng gió giới 1.1.1 Tình hình lượng chung: 1.1.2 Tình hình sử dụng lượng gió giới: 1.2 Tình hình sử dụng lượng gió Việt Nam 1.2.1 Tiềm gió Việt Nam khu vực ven biển Miền Trung 1.2.2 Tình hình sử dụng lượng gió Việt Nam: 1.3 Tình hình nghiên cứu, chế tạo tuốc bin gió 12 1.3.1 Tình hình nghiên cứu chế tạo tuốc bin gió: 12 1.3.2 Tình hình nghiên cứu chế tạo tuốc bin gió cở nhỏ trục ngang 13 1.4 Kết luận: 13 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁNH TUỐC BIN GIÓ 14 2.1 Cấu tạo hoạt động nguyên lý làm việc tuốc bin gió 14 2.2 Lý thuyết cánh tuốc bin gió 15 2.2.1 Các thông số vận hành tuốc bin gió: 15 2.2.2 Cách tiếp cận theo thể tích kiểm tra: 19 2.2.3 Tham số vận hành hiệu suất tối ưu tuốc bin gió 20 2.2.4 Lý thuyết phần tử cánh BEM 22 2.3 Các dạng biên dạng cánh tuốc bin gió cở nhỏ: 27 2.4 Lý thuyết sức bền cánh: 32 2.4.1 Lực khí động tác dụng lên tuốc bin gió: 33 2.4.2 Lực hấp dẫn tác dụng lên cánh tuốc gió: 34 2.4.3 Lực ly tâm 34 2.4.4 Lực hồi chuyển: 34 2.5 Kết luận: 35 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TUỐC BIN GIÓ CỠ NHỎ 36 3.1 Các vấn đề thiết kế cánh tuốc bin gió cỡ nhỏ: 36 3.2 Thiết kế tuốc bin gió cỡ nhỏ trục ngang phù hợp với điều kiện làm việc iii ven biển Miền Trung: 36 3.2.1 Yêu cầu thiết kế tuốc bin gió: 36 3.2.2 Thiết kế cánh tuốc bin gió: 38 3.2.3 Chế tạo cánh tuốc bin gió: 41 3.2.4 Kiểm nghiệm việc thiết kế cánh tuốc bin gió: 43 3.3 Kết luận: 46 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC LỎNG - RẮN TÁC DỤNG LÊN CÁNH TUỐC BIN GIÓ CỠ NHỎ TRỤC NGANG 47 4.1.Lý thuyết FSI 47 4.1.1 Giới thiệu lý thiết FSI 47 4.1.2 Xây dựng toán FSI: 50 4.2 Mô tương tác lỏng - rắn tác dụng cánh tuốc bin gió cỡ nhỏ trục ngang phần mềm mô ANSYS 51 4.2.1 Giới thiệu toán: 51 4.2.2 Giới thiệu phần mềm Ansys Fluent: 53 4.2.3 Mơ hình hóa tốn: 59 4.2.4 Thiết lập thông số mô phỏng: 62 4.2.5 Kết quả: 64 4.3 Kết luận: 69 CHƯƠNG 5:KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 70 5.1 Kết đạt được: 70 5.2 Đánh giá kết quả: 71 5.3 Kết luận hướng phát triển đề tài: 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt DAWT Diffuser augmented wind turbine Bộ khuyếch tán gió qua tuốc bin Re Reynolds Hệ số Reynolds Cd Drag Coefficient Hệ số cản Cl Lift Coefficient Hệ số nâng Cp Pressure Coeficient Hệ số áp suất CFD Computional Fluid Dynamics Phương pháp tính tốn động lực học lưu chất FSI Fluid-structure interaction Tương tác lỏng rắn FEA Finite Element Analysis Phân tích phần tử hửu hạn v DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 2.1 2.2 3.1 3.2 3.3 3.4 4.1 Tên bảng Trang Dữ liệu tuốc bin gió đường kính 7m Bergey BWC XL 10 KW tuốc bin gió đường kính 80 m 17 Vestas V80 MW Các thông số họ cánh SG 28 Giá trị bán kính tuốc bin gió chia thành 10 đoạn 34 Hệ số đầu mũi cánh bánh kính ri 35 Bảng xác định góc tới ϕ, góc xoắn Ɵ , chiều dài dây 37 cung c bán kính ri Thông số kỹ thuật vật liệu chế tạo cánh tuốc bin 41 Các thơng số cấu trúc cánh tuốc bin 44 Tjaereborg vi DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu Tên hình Biểu đồ cơng suất điện gió giới thời gian từ năm 200 - 2015 1.2 Biểu đồ lượng gió Việt Nam độ cao 30m Sơ đồ phân bố tốc độ gió trung bình năm vùng biển ven 1.3 bờ Việt Nam độ cao 10m 100m 1.4 Tiềm điện gió biển Việt Nam 1.5 Cơng trình điện gios Tuy Phong, Bình Thuận 1.6 Nhà máy điện gió Bạc Liêu Qui mơ phát triển tuốc bin gió giới từ năm 1908 1.7 đến 1.8 Một tuốc bin gió với cơng suất 1,5MW 2.1 Kết cấu tốc bin gió Biểu đồ cơng suất tuốc bin gió đường kính m Bergey 2.2 BWC XL 10 KW mực nước biển Biểu đồ cơng suất tuốc bin gió đường kính 80m Vestas 2.3 V80 MW Hệ số công suất biến thể với tỷ lệ vận tốc đầu mũi cánh 2.4 cho tuốc bin gió Vestas V80 Thể tích kiểm tra tuốc bin gió bán kính r dịng chảy 2.5 đồng 2.6 Hệ số lực đẩy cảm ứng trục lớn Mặt cắt ngang ống dịng hình vành khun phần tử 2.7 cánh 2.8 Vận tốc phần tử cánh bán kính r 2.9 Lực cản lực nâng phần tử cánh 2.10 Biên dạng cánh chữ số NACA 2.11 Biên dạng cánh SG đại dùng cho tuốc bin gió Biểu đồ hệ số lực nâng biên dạng cánh SG6040 2.12 a SG6043 Biểu đồ hệ số lực cản biên dạng cánh SG 6040 SG 2.12 b 6043 2.12 c Biểu đồ biểu thị tỷ lệ hệ số lực nâng/ lực cản biên 1.1 Trang 7 10 11 12 13 16 16 18 19 21 23 24 25 27 28 29 30 30 vii Số hiệu 2.13 2.14 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 Tên hình dạng cánh SG 6040 SG 6043 Các lực tác dụng lên tuốc bin gió Lực khí động tác dụng lên cánh tuốc bin Đồ thị quan hệ hệ số lực cản lực nâng với số Renold =300.000 Đồ thị hệ số lực nâng theo góc biên dạng cánh SG 6043 Xét profin cánh mặt dòng từ đến 10 Các lực tác dụng lên phần tử cánh Mặt cắt ngang cánh tuốc bin Mặt cắt ngang cánh tuốc bin có khung xương (dầm) Cánh tuốc bin sau chế tạo hồn chỉnh Biên dạng cánh tuốc bin gió SG 6043 Đồ thị biểu thị quan hệ lực cản Cd lực nâng Cl Đồ thị biểu thị quan hệ lực nâng Cl góc α Đồ thị quan hệ tỷ số lực nâng/ lực cản với góc α Đồ thị biểu thị quan hệ hệ số công cuất với vận tốc gió Đồ thị biểu thị quan hệ cơng suất P[w] với vận tốc gió Sơ đồ phương pháp tiếp cận khối (a) cách tiếp cận phần (b) Mơ hình lưới thích nghi lưới khơng thích nghi Sơ đồ miền chất lỏng rắn toán FSI Sơ đồ tương tác lỏng rắn FSI Liên kết kết từ module Fluent sang module Ansys Static Mechanical Động đốt mơ hình hóa ANSYS Fluent Bộ giải dựa áp suất Thuật toán giải dựa mật độ Mơ hình cánh tuốc bin gió KW Cánh tuốc bin đặt hình trụ bao quanh cánh Mơ hình chia lưới Ansys Meshing Trang 32 32 36 36 38 39 41 42 42 43 43 43 44 44 45 47 48 49 51 52 52 56 56 59 59 60 viii Số hiệu Tên hình Trang 4.12 Giá trị độ lệch việc chia lưới 61 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 4.21 4.22 Chất lượng trực giao việc chia lưới Hệ số co việc chia lưới Bảng lựa chọn mơ hình rối phân tích CFD Bảng lựa chọn điều kiện biên phân tích CFD Bộ giải áp suất, giải toán phụ thuộc vào thời gian Lực áp suất tác dụng lên cánh tuốc bin gió Phân bố vận tốc cánh tuốc bin gió Phân bố áp suất cánh tuốc bin gió Đường dịng gió qua cánh tuốc bin Cánh tuốc bin khơng có chống Biến dạng cánh tuốc bin gió ảnh hưởng lực khí động trường hợp cánh tuốc bin khơng có cánh Cánh tuốc bin gió có chống Biến dạng cánh tuốc bin gió trường hợp cánh có chống Phân bố ứng suất Von Misses bề mặt cánh tuốc bin Biến dạng cánh tuốc bin gió ảnh hưởng lực khí động 62 62 63 63 64 64 65 65 66 67 4.23 4.24 4.25 4.26 4.27 67 68 68 69 69 59 Trong Ansys Fluent phương pháp Gradient chọn mặc định LeastSquares Cell- Based Phương pháp Green Gauss Node Based không sử dụng với lưới đa giác * Các phương pháp nội suy cho áp suất Các sơ đồ nội suy cho tính tốn áp suất bề mặt phần tử dùng giải dựa áp suất sau: - Standard: mặc định sẵn; độ xác giảm dịng có thành phần gradient áp suất vng góc bề mặt lớn (nhưng khơng nên áp dụng có thay đổi áp suất lớn dòng chảy- sơ đồ PRESTO áp dụng thay thế) - PRESTO: dùng cho dịng chảy có xốy lớn, dịng chảy có gradient áp suất q lớn (mơi trường rỗng, mơ hình quạt…) miền có độ cong lớn - Linear: áp dụng lựa chọn khác dẫn đến khó hội tụ không tuân theo quy luật vật lý - Second-Order: áp dụng cho dịng nén được; khơng thích hợp cho mơi trường rỗng, bơm, quạt…hoặc mơ hình đa pha VOF( Volume of fraction)/Mixture - Body Force Weighted: áp dụng lực khối lớn, ví dụ đối lưu tự nhiên có số Ra lớn hay dịng chảy có độ xốy lớn * Rời rạc hóa theo thời gian Đối với mô trạng thái không dừng (phụ thuộc vào thời gian), phương trình chủ đạo phải rời rạc hóa theo khơng gian thời gian Sự rời rạc hóa theo thời gian phương trình phụ thuộc vào thời gian giống hệt với trường hợp trạng thái dừng Rời rạc theo thời gian liên quan đến phép lấy tích phân số hạng phương trình vi phân bước thời gian t Trong sơ đồ rời rạc hóa theo thời gian có phép lấy tích phân theo thời gian ẩn phép lấy tích phân theo thời gian 4.2.3 Mơ hình hóa tốn: Cánh tuốc bin có chiều dài 1,14m, sử dụng biên dạng cánh SG 6043 cho toàn cánh tuốc bin, phần gốc có hình trụ trịn để lắp đặt vào bầu cánh tuốc bin 60 Hình 4.9 Mơ hình cánh tuốc bin gió KW Cánh tuốc bin gió đặt hình trụ bao quanh cánh hình 4.12 Hình 4.10 Cánh tuốc bin đặt hình trụ bao quanh cánh Mơ hình tính tốn CFD sử dụng điều kiện biên tuần hoàn gồm vùng lưới chuyển động quay phần cánh vùng cách xa cánh Miền tính tốn bao gồm 1/3 hình trụ bao quanh cánh tuốc bin Tồn miền tính tốn chia thành 329.107 phần từ với số nút lưới 72.495 nút, sử dụng lưới đa diện để tăng độ xác tính tốn 61 Hình 4.11 Mơ hình chia lưới Ansys Meshing  Đánh giá chất lượng việc chia lưới: Theo lý thuyết để đánh giá chất lượng việc chia lưới có ảnh hưởng đến kết tính tốn hay khơng đánh giá dựa ba tiêu chí độ lệch, chất lượng trực giao hệ số co - Đánh giá hệ số lệch (skewness): trích xuất liệu từ việc mơ ta có giá trị hệ số lệch việc chia lưới hình 4.12 Hình 4.12 Giá trị độ lệch việc chia lưới Theo lý thuyết, chất lượng lưới tốt giá trị hệ số lệch gần xấu hệ số lệch Từ kết hình 4.12 ta thấy giá trị trung bình hệ số lệch 0,25155 gần số nên chất lượng chia lưới tốn mơ đạt yêu cầu - Đánh giá chất lượng trực giao (orthogonal quality): trích xuất liệu từ việc mơ ta có giá trị chất lượng trực giao việc chia lưới hình 4.13 62 Hình 4.13 Chất lượng trực giao việc chia lưới Theo lý thuyết, chất lượng lưới tốt chất lượng trực giao gần xấu chất lượng trực giao Từ kết hình 4.13 ta thấy giá trị trung bình chất lượng trực giao 0,8496 gần số nên chất lượng chia lưới tốn mơ đạt u cầu - Đánh giá hệ số co (aspect ratio): trích xuất liệu từ việc mơ ta có giá trị hệ số co việc chia lưới hình 4.14 Hình 4.14 Hệ số co việc chia lưới Theo lý thuyết, chất lượng lưới tốt hệ số co nhỏ 10 Từ kết hình 4.14 ta thấy giá trị trung bình hệ số co 2,658 nhỏ 10 nên chất lượng chia lưới tốn mơ đạt u cầu  Kết luận: Từ kết đánh giá việc chia lưới theo 03 tiêu chí ta thấy chất lượng chia lưới tốn mơ đạt u cầu 4.2.4 Thiết lập thơng số mơ phỏng: + Mơ khí động học tác dụng lên cánh tuốc bin phần mềm Ansys Fluent - Chọn mơ hình rối phân tích CFD mơ hình k -  SST 63 Hình 4.15 Bảng lựa chọn mơ hình rối phân tích CFD - Điều kiện biên: Điều kiện biên tuần hoàn, vận tốc vào 10m/s, vận tốc 0m/s, cánh tuốc bin xem tường cứng, mặt tuần hồn 1,2 period – periodic Hình 4.16 Bảng lựa chọn điều kiện biên phân tích CFD - Cho tồn miền tính tốn quay với vận tốc  = 60 rad/s - Chọn giải theo áp suất, giải tốn phụ thuộc vào thời gian 64 Hình 4.17 Bộ giải theo áp suất, giải toán phụ thuộc vào thời gian + Mô kết cấu module Ansys Static Mechanical: - Lực tác dụng lên cánh tuốc bin gió lực áp suất trích từ kết Ansys Fluent hình 4.15 bên Hình 4.18 Lực áp suất tác dụng lên cánh tuốc bin gió Nhận xét: Lực áp suất tác dụng lên cánh tuốc bin gió lớn vị trí đầu mũi cánh với giá trị 4386,7 Pa 4.2.5 Kết quả: 4.2.5.1 Kết khí động học tác dụng lên cánh tuốc bin từ phần mềm Ansys Fluent: 65 Trường áp suất vận tốc trạng thái ổn định tác dụng lên cánh tuốc bin gió cỡ nhỏ trục ngang đạt từ phân tích module ANSYS Fluent thể hình 4.18 4.19 Hình 4.16 biểu diễn phân bố vận tốc cánh, hình 4.17 trình bày phân bố áp suất cánh Hình 4.19 Phân bố vận tốc cánh tuốc bin gió Nhận xét: Sự phân bố vận tốc gió cánh tuốc bin gió lớn vị trí đầu mũi cánh với giá trị 769,9 m/s vị trí bầu cánh tuốc bin vận tốc gió thấp với giá trị 0,0159 m/s Hình 4.20 Phân bố áp suất cánh tuốc bin gió 66 Nhận xét: Áp suất cánh tuốc bin phân bố nhiều vị trí mặt hứng gió phía đầu mũi cánh với giá trị 2.264 Pa áp suất thấp vị trí mặt sau phía đầu mũi cánh với giá trị – 4.787 Pa Hình 4.21 Đường dịng gió qua tuốc bin Nhận xét: Nhìn vào đường dịng vận tốc gió qua tuốc bin gió ta thấy gió bên ngồi cánh tuốc bin khơng thay đổi vận tốc, cịn vị trí gió vào cánh tuốc bin có thay đổi lớn, cụ thể vận tốc vào tuốc bin 10 m/s vận tốc gió sau khỏi cánh tuốc bin giảm xuống m/s 4.2.5.2 Biến dạng cánh tuốc bin gió ảnh hưởng lực khí động: Sự phân bố áp suất cánh tuốc bin sử dụng tải đặt lên cánh tuốc bin gió module Ansys Mechanical gây nên ứng suất bề mặt cánh làm biến dạng cánh so với ban đầu Ta đánh giá biến dạng cánh tuốc bin gió ảnh hưởng lực khí động ba trường hợp sau: a Trường hợp cánh tuốc bin chế tạo rỗng: Ưu điểm phương pháp chế tạo đơn giản, giảm khối lượng cho cánh tuốc bin từ giảm mơ men qn tính giảm để tải trọng tác dụng lên tháp tuốc bin 67 Hình 4.22 Cánh tuốc bin khơng có chống Kết mô biến dạng cánh tuốc bin gió ảnh hưởng lực khí động trường hợp sau: Hình 4.23 Biến dạng cánh tuốc bin gió ảnh hưởng lực khí động trường hợp cánh tuốc bin khơng có cánh Nhận xét: Nhìn vào hình 4.20 ta thấy cánh tuốc bin gió trường hợp bị gãy đầu gốc cánh tuốc bin Do trường hợp không sử dụng b Cánh tuốc bin gió có dầm dọc theo cánh từ gốc đến đầu mũi cánh: Cánh tuốc bin có chống có ưu điểm chắn, đủ bền, tin cậy sử dụng Tuy nhiên có nhược điểm chế tạo phức tạp, tăng khối lượng cho cánh tuốc bin gió 68 Hình 4.24 Cánh tuốc bin gió có chống Kết mô biến dạng cánh tuốc bin gió ảnh hưởng lực khí động trường hợp sau: Hình 4.25 Biến dạng cánh tuốc bin gió trường hợp cánh có chống Hình 4.26 Phân bố ứng suất Von Misses bề mặt cánh tuốc bin Nhận xét: Do có chống nên cánh tuốc bin trường hợp không bị gãy gốc cánh tuốc bin gió trường hợp a Biến dạng 69 cánh lớn vị trí đầu mũi cánh 16 mm không đáng kể đủ bền hoạt động c Cánh tuốc bin gió có chống gốc, khơng có dầm dọc theo cánh từ thân đến đầu mũi cánh: Ưu điểm phương pháp chế tạo đơn giản, giảm khối lượng cho cánh tuốc bin từ giảm mơ men quán tính giảm để tải trọng tác dụng lên tháp tuốc bin tăng độ bền cho phần gốc tuốc bin Kết mô biến dạng cánh tuốc bin gió ảnh hưởng lực khí động trường hợp hình 4.24 Hình 4.27 Biến dạng cánh tuốc bin gió ảnh hưởng lực khí động Nhận xét: Từ kết mơ FSI ta thấy trường hợp cánh tuốc bin gió bị gãy phần gốc trường hợp a Do trường hợp không sử dụng Từ việc phân tích ưu nhược điểm ba phương pháp chế tạo cánh tuốc bin nêu với vật liệu chế tạo composit sợi thủy tinh gia cố GRPS từ kết phân tích FSI ba phương pháp này, ta thấy việc chế tạo cánh tuốc bin gió rỗng vật liệu sợi thủy tinh gia cố GRPS có dầm dọc theo thân cánh tuốc bin có biến dạng khơng đáng kể, đủ bền tin cậy sử dụng 4.3 Kết luận: Từ kết phân tích khí động học tác dụng lên cánh tuốc bin từ phần mềm Ansys Fluent kết phân tích biến dạng cánh tuốc bin gió ảnh hưởng lực khí động Tác giả luận văn xác định vị trí chịu mơ men lực lớn cánh tuốc bin gió vị trí gốc cánh tuốc bin xác định cánh tuốc gió chế tạo vật liệu sợi thủy tinh gia cố GRPS có cánh tuốc bin gió có dầm dọc theo thân cánh tuốc bin có biến dạng khơng đáng kể, đủ bền tin cậy sử dụng 70 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 5.1 Kết đạt được: Qua thời gian nghiên cứu tác giả hoàn thành đề tài “ Nghiên cứu mô tương tác lỏng – rắn tác dụng lên cánh tuốc bin gió cỡ nhỏ trục ngang phần mềm Ansys” đạt mục tiêu đề cụ thể sau: - Thiết kế cánh tuốc bin gió làm việc với công suất 1kW - Việc thiết kế cánh tuốc bin gió kiểm nghiệm phần mềm Qblade Kết kiểm nghiệm thông số kỹ thuật việc thiết kế cánh tuốc bin gió đạt yêu cầu - Đánh giá đặc tính khí động học cánh tuốc bin gió phần mềm Ansys Fluent Từ tìm phân bố vận tốc, áp suất, mơ men sinh cánh tuốc bin gió - Xây dựng mơ hình tương tác lỏng rắn cánh tuốc bin gió cách liên kết mơ đun Ansys Fluent Ansys Static Mechanical - Bài toán tương tác lỏng rắn kiểm tra trường hợp sau: a Cánh tuốc bin gió chế tạo vật liệu composite sợi thủy tinh gia cố (GPRS) có chiều dày 5mm có dầm dọc theo cánh từ gốc đến đầu mũi cánh b Cánh tuốc bin gió chế tạo vật liệu composite sợi thủy tinh gia cố (GPRS) có chiều dày 5mm khơng có dầm dọc theo cánh từ gốc đến đầu mũi cánh c Cánh tuốc bin gió chế tạo vật liệu composite sợi thủy tinh gia cố (GPRS) có chiều dày 5mm có dầm phần gốc cánh tuốc bin * Kết mơ cho tuốc bin gió hoạt động tốc độ 60 rad/s tốc độ gió 10m/s cho thấy: - Cánh tuốc bin gió có dầm dọc theo cánh tuốc bin trường hợp a đủ bền, hoạt động tốc độ 60 rad/s với sức gió 10m/s Biến dạng cánh lớn vị trí đầu mũi cánh 16 mm khơng đáng kể đủ bền hoạt động - Cánh tuốc bin gió khơng có dầm dọc theo cánh tuốc bin trường hợp b bị gãy phần chui cánh tuốc bin (vị trí chịu mơ men lực lớn nhất) - Cánh tuốc bin gió có dầm gốc, khơng có dầm dọc theo cánh từ thân đến đầu mũi cánh trường hợp c bị gãy phần chui cánh tuốc bin (vị trí chịu mơ men lực lớn nhất) 71 5.2 Đánh giá kết quả: Kết phân tích khí động học (CFD) kết phân tích module Ansys Static Mechanical cho thấy cánh tuốc bin gió chế tạo vật liệu composite sợi thủy tinh gia cố (GPRS) có chiều dày 5mm có dầm dọc theo cánh tuốc bin đủ bền tin cậy Đây sở khoa học cho việc chế tạo hoàn thiện cánh tuốc bin gió trục ngang cỡ nhỏ trục ngang sau 5.3 Kết luận hướng phát triển đề tài: 5.3.1 Kết luận: Với kết đạt việc “ Nghiên cứu mô tương tác lỏng – rắn tác dụng lên cánh tuốc bin gió cỡ nhỏ trục ngang phần mềm Ansys” nêu tác giả luận vận góp phần nhỏ bé vào việc nghiên cứu, chế tạo cánh tuốc bin gió cỡ nhỏ trục ngang hoạt động điều kiện làm việc Việt Nam nói chung khu vực ven biển Miền Trung nói riêng 5.3.2 Hướng phát triển đề tài: - Nghiên cứu tương tác theo chiều ngược lại (2 – way FSI) để xem xét ảnh hưởng vật rắn lên dịng chảy từ tối ưu hóa cho việc chế tạo cánh tuốc bin cánh tuốc bin cỡ nhỏ trục ngang - Nghiên cứu sử dụng loại vật liệu chế tạo cánh tuốc bin gió trục ngang loại vật liệu khác để đa dạng vật liệu chế tạo cánh tuốc bin - Chế tạo hồn chỉnh cánh tuốc bin gió cỡ nhỏ trục ngang với công suất nêu sử dụng khu vực Miền trung Việt Nam 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] ThS Nguyễn Xuân Hòa, Nghiên cứu phương pháp mô đánh giá dao động tua bin điện gió ngồi khơi dạng trụ neo, Hải Phịng, tháng4/2016 [2] Trần Trí Năng, Lê Khắc Hoàng Lan, Nguyễn Tân Huyền, Trương Trà Hương, Phạm Thanh Tuân, Nguyễn Xuân Cường, Phạm thị Hồng, Bùi Mỹ Duyên, Triển vọng phát triển nguồn điện gió Việt Nam, Đại Học Minnesota, Mỹ Quốc Viện Khoa Học Vật Liệu Ứng Dụng- Viện Khoa Học & Công Nghệ , Việt Nam [3] Tình hình sử dụng lượng xu hướng lượng tái sinh (phần 1) Posted on 28/03/2011 by Trung tâm Môi trường Công nghiệp – CIE Tiếng Anh: [4] Buhl ML Jr (2005) A new empirical relationship between thrust coefficient and induction factor for the turbulent wind state, NREL/TP-500-36834, National Renewable Energy Laboratory, Golden [5] Clifton-Smith M (2009) Wind turbine blade optimisation with tip loss correction Wind Eng [6] Chakrabarti 2005, Dowell and Hall 2001, Morand and Ohayon 1995 [7] Christopher A Lyon, Andy P Broeren, Philippe Gigu`ere, Ashok Gopalarathnam, and Michael S Selig, Summary of Low-Speed Airfoil Data, University of Illinos at Urbanana – Champaign, First Printing, December 1997 [8] David Wood, Small Wind Turbines Analysis, Design, and Application Green Energy and Technology [9] Gene Hou1, Jin Wang 2, ∗ and Anita Layton3, REVIEW ARTICLE Numerical Methods for Fluid-Structure Interaction — A Review (2012) [10] Giguere P, Selig MS (1998) New airfoils for small horizontal axis wind turbines J Solar Energy Eng [11] Immersed boundary methods (C.S Peskin 1977, 2002) – Immersed finite element methods (W.K Liu 2004) – Overset grid methods (W.D Henshaw 2006) [12] Lanzafame M, Messina M (2007) Fluid dynamics wind turbine design: critical analysis, optimization and application of BEM theory Renew Energy 73 [13] Martin O L Hansen, Aerodynamics of Wind Turbines Second Edition, Second edition published by Earthscan in the UK and USA in 2008 [14] M.O.L Hansena’*, J.N S0rensena, S Voutsinasb, N S0rensenc,d, H.Aa Madsenc, State of the art in wind turbine aerodynamics and aeroelasticity, Available online 29 December 2006 [15] R Thresher M Robinson, Wind Energy Technology Current Status and R&D Future Wind Energy Technology Current Status and R&D Future, National Renewable Energy Laboratory, Innovation for Our Energy Future [16] TrueWind Solutions, LLC Albany, New York, wind energy resource atas of Southeast ASIA, 2001 Trang Web: [17] http://nld.com.vn/thoi-su-trong-nuoc/khanh-thanh-nha-may-dien-gio-baclieu-20160117132048281.htm [18] https:// voer.edu.vn/m/ lượng gió Việt Nam _ tiềm triển vọng [19] https://en.wikipedia.org/wiki/wind _power_by_country Data source: GWEC, global wind statistics 2015 ... bin gió cỡ lớn nghiên cứu kỹ tuốc bin gió cỡ nhỏ phải nghiên cứu thêm phụ thuộc vào vị trí lắp đặt điều kiện sử dụng khác Vì lý nêu chọn đề tài “ Nghiên cứu mô tương tác lỏng – rắn tác dụng lên. .. tuốc bin gió 3.2.3 Chế tạo cánh tuốc bin gió 3.2.4 Kiểm nghiệm việc thiết kế cánh tuốc bin gió 3.3 Kết luận Chương 4: NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC LỎNG - RẮN TÁC DỤNG LÊN CÁNH TUỐC BIN GIÓ CỠ NHỎ TRỤC NGANG. .. 50 4.2 Mô tương tác lỏng - rắn tác dụng cánh tuốc bin gió cỡ nhỏ trục ngang phần mềm mô ANSYS 51 4.2.1 Giới thiệu toán: 51 4.2.2 Giới thiệu phần mềm Ansys Fluent: