شبیه سازی تئوری و تجربی دینامیک دو درجه آزادی ایرفویل های توربین بادی
چکیده
مطالعه برهمکنش سیال و سازه، در سازه های تحت تحریک سیال، امری مهم و اجتناب ناپذیر است. در طراحی پره های توربین بادی با امکان تولید توان بالا، به دلیل افزایش طول پره و کاهش صلبیت، اهمیت مطالعه رفتار آیروالاستیک پره در شرایط مختلف، بسیار مهم و حیاتی است. مطالعه این برهمکنش به دو صورت تئوری و تجربی امکان پذیر است. به دلیل پیچیدگیِ رفتار سیال در اطراف سازه ی در حال ارتعاش (آیرودینامیک ناپایا)، استفاده از روش های تجربی برای مطالعه برهمکنش سازه و سیال روشی متداول و مرسوم است. در این پایان نامه به منظور مطالعه تجربی دینامیک ایرفویلِ دو درجه آزادی، دستگاهِ با قابلیت حرکت دو درجه آزادیِ خطی و پیچشی طراحی و ساخته شد. برای ایرفویل s814 که از ایرفویل های پرکاربرد در طراحی پره های توربین بادی است، پاسخ دینامیکی به دو روش تئوری (با استفاده از سه مدل آیرودینامیکی مختلف) و تجربی (به کمک دستگاه دو درجه آزادی) محاسبه و مقایسه شد. برای شناسایی سیستم دو درجه آزادی و فراهم نمودن مدل ریاضی، از آنالیز مودال تجربی استفاده گردید. همچنین به منظور اندازه گیری گشتاور پیچشی وارده به ایرفویل در حین آزمونهای تجربی، حسگر گشتاور پیچشی طراحی و ساخته شد. مقایسه نتایج تئوری و تجربی نشان داد که مدلهای آیرودینامیکی موجود، برای پیش بینی نیروهای آیرودینامیکی بر روی ایرفویل با حرکت اختیاری مناسب هستند. از میان این مدلهای آیرودینامیکی، مدل آیرودینامیکی واگنر، در حوزه زمان، از دقت بالاتری برخوردار است. مطالعه تجربی دینامیک دو درجه آزادی ایرفویل های توربین بادی، می تواند در طراحی بهینه پره های توربین بادی و شناخت رفتار دینامیکی این پره ها در شرایط مختلف مفید واقع شود.