Aεροδυναμική και αεροελαστική σχεδίαση δρομέων Α/Γ με χρήση του εξελικτικού αλγορίθμου EASY

Abstract

Η παρούσα Εργασία έχει ως αντικείμενο την αεροδυναμική και αεροελαστική σχεδίαση δρομέων Α/Γ μέσω βελτιστοποίησης, η οποία πραγματοποιείται με χρήση του εξελικτικού αλγορίθμου EASY, ο οποίος έχει αναπτυχθεί στο Εργαστήριο Θερμικών Στροβιλομηχανών του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου (Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών). Η Εργασία αποτελείται από τρία μέρη: στο πρώτο περιλαμβάνεται η μελέτη της εσωτερικής δομής των πτερυγίων και ειδικότερα αυτή του πτερυγίου NREL 5MW, στο δεύτερο η σχεδίαση δρομέων Α/Γ 5 MW και στο τρίτο η σχεδίαση δρομέων Α/Γ 10 MW. Όσον αφορά την εσωτερική δομή, ζητούμενο είναι η δημιουργία της δομής του πτερυγίου NREL 5MW, το οποίο αποτελεί στη συνέχεια το πτερύγιο αναφοράς με βάση το οποίο πραγματοποιούνται οι διάφορες διαδικασίες βελτιστοποίησης. Έχοντας δεδομένες τις κατανομές δυσκαμψίας και μάζας του NREL 5MW, στόχος είναι η δημιουργία εκείνης της δομής και εκείνου του κελύφους που θα οδηγήσουν σε κατανομές που ταυτίζονται με αυτές του NREL5MW. Το συγκεκριμένο πρόβλημα μεταφράζεται σε πρόβλημα ελαχιστοποίησης της απόκλισης των κατανομών. Έτσι, η επίλυση του συγκεκριμένου προβλήματος επιτυγχάνεται με τον αλγόριθμο EASY. O σχεδιασμός των πτερυγίων 5 MW περιλαμβάνει διάφορες περιπτώσεις βελτιστοποίησης, όπου λαμβάνονται υπόψη διαφορετικοί περιορισμοί, ενώ αλλάζουν και διάφορες άλλες παράμετροι του προβλήματος, όπως το . Με αυτό τον τρόπο μελετώνται ποικίλα σενάρια και προκύπτουν διάφορες μορφές πτερυγίων. Παράλληλα, ακολουθεί μία ανάλυση ιδιοσυχνοτήτων σε ορισμένα από αυτά τα πτερύγια προκειμένου να μελετηθεί και η δυναμική συμπεριφορά τους. Τέλος, στο τρίτο μέρος περιέχεται η σχεδίαση δρομέων μεγαλύτερης κλίμακας και πιο συγκεκριμένα Α/Γ 10 MW. Αρχικά, είναι εμφανές πως η αύξηση μεγέθους οδηγεί πράγματι σε μεγαλύτερη ισχύ, αλλά προκύπτει ένα ζήτημα. Αυτό το ζήτημα είναι η αύξηση των συνολικών τάσεων και είναι αυτό ο παράγοντας ο οποίος οδηγεί σε εκ νέου σχεδίαση ενός πτερυγίου τέτοιας κλίμακας. Η σχεδίαση βασίζεται και αυτή στο πτερύγιο αναφοράς των 5 MW με αυξημένο, όμως, μέγεθος προκειμένου να αποδίδει ισχύ 10 MW.