Σχεδιασμός και προσομοίωση πρωτότυπης οικιακής ανεμογεννήτριας κάθετου άξονα

Abstract

Η παρούσα Μεταπτυχιακή Εργασία πραγματεύεται τη σχεδίαση και τη μοντελοποίηση ανεμογεννήτριας κάθετου άξονα, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενέργειας σε οικιακή κλίμακα. Γίνεται μελέτη της αντοχής της ανεμογεννήτριας, χρησιμοποιώντας ως υλικά, το αλουμίνιο, πολυμερές με ίνες άνθρακα και πολυμερές με ίνες γυαλιού. Πιο συγκεκριμένα, σχεδιάστηκαν τρεις, διαφορετικού τύπου, ανεμογεννήτριες κάθετου άξονα, εκ των οποίων δύο σχεδιάστηκαν σε διαστάσεις εμπορικών μοντέλων και μια σε πρωτότυπη μορφή μικρών διαστάσεων, με τη χρήση του λογισμικού σχεδίασης SolidWorks. Στη συνέχεια, με τη χρήση του λογισμικού μηχανικής ανάλυσης ANSYS Workbench και συγκεκριμένα με εφαρμογή της μεθόδου της αλληλεπίδρασης ρευστού - στερεού, FSI, μελετήθηκε η αντοχή της υβριδικής ανεμογεννήτριας, με το εργαλείο στατικής ανάλυσης, Static Structural. Ως φόρτιση χρησιμοποιήθηκε η ανεμοπίεση σε μέση ταχύτητα ανέμου, όπως αυτή προέκυψε με χρήση του εργαλείου της υπολογιστικής ρευστοδυναμικής, CFX. Τέλος, διερευνήθηκε η χρήση εναλλακτικών υλικών για την κατασκευή των ανεμογεννητριών, και συγκεκριμένα του αλουμινίου και πολυμερών άνθρακα και γυαλιού αντίστοιχα.

This work discusses the design and modeling of vertical axis wind turbine, which can be used to produce energy in a residential scale. Study is the strength of the wind turbine, using the materials, aluminum, polymer with carbon fibers and polymer with glass fibers. More specifically, three different type designed vertical axis wind turbines, of which two dimensions are designed in commercial models and an original compact, using the design software SolidWorks. Then, the method of fluid - solid interaction, FSI, and use the software ANSYS Workbench studied the resistance of the hybrid wind turbine, the static analysis tool, Static Structural, pressure loads in the wind, as derived using the tool of CFD, CFX, and gravitational constant rotational speed for the characteristic speeds of the turbine and as the application of materials, aluminium, carbon fibers - polymer and polymer with glass fibers.