مطالعه پایداری آیروالاستیک پره های کامپوزیتی توربین باد
چکیده
آیروالاستیسیته منشاء اصلی وقوع انواع ناپایداری ها در سازه هایی است که تحت تاثیر نیروی آیرودینامیکی می باشند. از جمله این ناپایداری ها که دارای اهمیت بیشتری است می توان از ارتعاشات خود تحریک سازه یا ارتعاشات کوپل خمش و پیچش نام برد که اصطلاحا به آن فلاتر گفته می شود. تحت اثر نیروهای آیرودینامیکی خواص سازه تغییر می کند و در نتیجه پارامترهایی مثل فرکانس های طبیعی سازه در جهات مختلف تغییر می کند. پدیده فلاتر تحت اثر نیروی خاصی اتفاق می افتد. به سرعت سیال که این نیروی آیرودینامیکی را به وجود می آورد سرعت فلاتر گفته می شود. در این تحقیق به مطالعه پایداری آیروالاستیک یک پره کامپوزیتی توربین باد پرداخته شده است. هندسه و لایه چینی سازه کامپوزیتی پره توربین از تحقیقات موجود و سازه های طراحی شده، استفاده شده است. برای بررسی پایداری آیروالاستیک به روش المان محدود، استاندارد به کار رفته است. مطابق این استاندارد، اگر بر روی یک سازه تحت اثر نیروی آیرودینامیکی آنالیز مودال صورت پذیرد و فرکانس های طبیعی آن استخراج شود، در صورت جدا بودن فرکانس های طبیعی خمشی و پیچشی می توان به وجود نیامدن فلاتر در محدوده سرعت سیال مطمئن شد. برای مطالعه پدیده فلاتر پره کامپوزیتی توربین باد دو روش عددی و تحلیلی انتخاب شده است. در روش تحلیلی روش کلاسیک انتخاب و تجزیه تحلیل های آن بصورت دو بعدی در این تحقیق انجام گرفته است. همچنین در حل تحلیلی روش تخمین سرعت فلاتر مورد بررسی قرار گرفته است. در روش عددی، پره کامپوزیتی توربین بادی بصورت سه بعدی مدلسازی گردیده است. بارگذاری پره به صورت سه بعدی و دینامیکی انجام گرفته و پس از محاسبه مُدهای خمشی و پیچشی وقوع فلاتر در پره توربین مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج دو روش تحلیلی و عددی، صحت مطالعات انجام شده و ایمنی پره در برابر پدیده فلاتر را مورد تایید قرار داده اند.