بهینه سازی عددی و تحلیلی ارتعاشات توربین های بدون پره ورتکس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه امام حسین (ع)

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

باگذشت زمان و در اثر رشد جوامع  و پیچیده‌تر شدن صنعت و فناوری، نیاز بشر به منابع انرژی و استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر مانند باد، روزافزون شده است و توسعه توربین‌های بادی یکی از راه‌های رسیدن به این هدف است. توربین بادی بدون پره ورتکس1 یک مولد انرژی است که مانند یک ستون است و در مسیر جریان سیال هوا قرار می‌گیرد و با استفاده از ارتعاشات ایجاد شده توسط گردابه‌های ون کارمن شروع به نوسان می‌کند، و با استفاده از تغییر میدان مغناطیسی در قسمت آلترناتور تولید الکتریسیته می‌کند. در این مطالعه قصد داریم با درنظر گرفتن روابط تحلیلی به طراحی این مدل توربین در نرم‌افزارهای مدل‌سازی  بپردازیم. سپس مدل را با حل عددی در نرم افزار انسیس در نسبت فرکانس‌های مختلف مورد بررسی قرار داده و پارامترهای نظیر قطر و ارتفاع دکل را که در بازدهی سیستم تأثیر مستقیم دارند بهینه‌سازی خواهد شد. در ادامه با استفاده از روابط دینامیکی استخراج شده صحت نتایج حل عددی مورد بررسی قرار خواهد گرفت.


 


 

 
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

.numerical and analetical optimization of vibrations of bladeless turbines

نویسندگان [English]

  • seyed saeid mansouri 1
  • Mohammad Reza Elhami 2
1 imam hosein univ.
2 IHU
چکیده [English]

.With the passage of time and as a result of the growth of societies and the complexity of industry and technology, the human need for energy sources and the use of renewable energies such as wind has been increasing day by day. Therefore, the development of wind turbines is one of the ways to achieve this goal. A wind turbine without vortex blades is an energy generator that is like a column and is placed in the path of air flow and begins to oscillate using the vibrations created by van Karman vortices. And it produces electricity by changing the magnetic field in the alternator. In this study, we intend to design this turbine model in modeling software by considering analytical relationships. Then we analyze the model by numerical solution in Ansys software in different frequency ratios and optimize the parameters such as the diameter and height of the mast, which have a direct impact on the efficiency of the system.

کلیدواژه‌ها [English]

  • vortex turbine
  • energy generator
  • vibration investigation
  • lock in zone
[1] Dobrucali, E., and O. K. Kinaci, "URANS-based prediction of vortex induced vibrations of circular cylinders", Journal of applied fluid mechanics, 2017, Vol.10, no.3, pp.957-970.
[2] Hosseinalipoor, S. M., and N. Haji Ghafoori Boukani, "Numerical Investigation of Flow past a Circular Cylinder beneath a Free Surface with Volume of Fluid Method", Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 2017, Vol.49, no.1, pp.11-18.
[3] Chizfahm, A., E. Azadi Yazdi, and M. Eghtesad, "Dynamic modeling of vortex induced vibration wind turbines", Renewable Energy, 2018, Vol.121, pp.632-643.
 [4] Villarreal, David Jesús Yáñez, and Vortex Bladeless SL, "Aerogeneradores resonantes por VIV", 2018.
[5] Maftouni, Negin, Mahsa Dehghan Manshadi, and Seyed Milad Mousavi, "The effect of drag force on the body frequencies and the power spectrum of a bladeless wind turbine", Transactions of the Canadian Society for Mechanical Engineering, 2021, Vol.45, no.4, pp.604-611.
[6] FarshadMoradi gharghani, shafii ”Wind Harvesting vortex Induced Vibration for Electricity Generation”sharif university, 2018
[7] Amin taraghi, hadi Ansari,’ tuning system model for bladeless vortex turbine, 2021.isav
 [8] Wang, Jianhong, Datong Qin, and Teik C. Lim, "Dynamic analysis of horizontal axis wind turbine by thin-walled beam theory", Journal of Sound and Vibration, 2010, Vol.329, no.17, pp.3565-3586.
 [9] Skop, Richard A., and Sathish Balasubramanian, "A new twist on an old model for vortex-excited vibrations", Journal of Fluids and Structures, 1997, Vol.11, no.4, pp.395-412.
[10] Ali zandi, Elmira farahani,’ investigating on energy harvesting from VIV vibration on bladeless vortex turbine, 2021 [11] Saengsaen, Sirada, Chawin Chantharasenawong, and Tsung-Liang Wu. "A 2–d mathematical model of vortex induced vibration driven bladeless wind turbine." In MATEC Web of Conferences, vol. 291, p. 02007. EDP Sciences, 2019.
 
[12] Raghuwanshi, Satish, and AYUSH PANDEY, "Design and fabrication of vortex bladeless wind turbine", Chandrashekhar singh and PANDEY, AYUSH and shrivastava, akriti and sonanis, amol and banwariya, mayank, Design and Fabrication of Vortex Bladeless Wind Turbine (May 24, 2020) (2020).
 [13] Korkischko, Ivan, and Julio Romano Meneghini, "Experimental investigation of flow-induced vibration on isolated and tandem circular cylinders fitted with strakes", Journal of Fluids and Structures, 2010, Vol.26, no.4, pp.611-625.
[14] Skop, R. A., and O. M. Griffin, "A model for the vortex-excited resonant response of bluff cylinders", Journal of Sound and Vibration, 1973, Vol.27, no.2, pp.225-233.
 [15] Protos, A., V. W. Goldschmidt, and Gerrit H. Toebes, "Hydroelastic forces on bluff cylinders", 1968, pp.378-386.
 [16] Dahleh MD, Thomson BLT, “Theory of vibration with applications”, Prentice-Hall Inc., 1998.
[17] Saengsaen, Sirada, Chawin Chantharasenawong, and Tsung-Liang Wu, "A 2–d mathematical model of vortex induced vibration driven bladeless wind turbine", In MATEC Web of Conferences, EDP Sciences 2019, Vol.291, p.02007.