Kết cấu Turbine gió trục đứng VAWT structure ppsx

Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM
Báo cáo luận văn tốt nghiệp
Bộ môn Kỹ Thuật Hàng Không

Tính Toán Kết Cấu Cánh Cho Turbine Gió Trục Đứng

SVTH : LÊ BÁ TRUNG
GVHD : TS. LÝ HÙNG ANH
Tp. HCM 01/2012


NỘI DUNG TRÌNH BÀY

1. Bối cảnh đề tài- Yêu cầu nhiệm vụ
2. Thông số đầu vào
3. Quy trình thực hiện
4. Thiết kế- Tính toán chi tiết- Đánh giá
5. Kết quả cuối cùng
6. Kết luận - Hướng phát triển


1. Bối cảnh đề tài

Năng lượng gió là loại năng lượng xanh, thân
thiện với môi trường.


1.Yêu cầu nhiệm vụ

•
•

Lực tĩnh tác dụng lên các bộ phận của turbine gió trục đứng.
Thiết kế kết cấu đảm bảo bền cho điều kiện làm việc.


2. Thông số đầu vào

•
•
•
•
•
•

Chiều dài sải cánh S= 5.8m

•

Vận tốc gió V=8m/s

Biên dạng cánh NACA 0012, c=0.22m
Bán kính vòng quay R=2m
Công suất turbine P=5kW
Số lá cánh B=3
Chọn vật liệu Nhôm 6063-T835

σ yield = 295 ( MPa )


2. Thông số đầu vào

Các lực tác dụng:

-

Trọng lực
F
ly
tâm

Lực ly tâm quán tính
Lực khí động

Fnormal

Ftan


2. Thông số đầu vào

•

•

•

Lực tiếp tuyến

Lực pháp tuyến

Gia tốc trong trường

Vận tốc góc

(N)

(N)

2
(m/s )

(rad/s)

12.57

294.784

9.81

16

Lực tiếp tuyến

Lực pháp tuyến

Gia tốc trọng trường

Vận tốc góc

(N)

(N)

(N)

(rad/s)

19.64

460.6

9.81

20

Lực tiếp tuyến

Lực pháp tuyến

Gia tốc trọng trường

Vận tốc góc

(N)

(N)

(N)

(rad/s)

78.56

1842.4

9.81

40

8m/s

10m/s

20m/s


3. Quy trình thực hiện

Thiết kế cánh

Chia mặt

Chia lưới trên

trên Catia,

trên Gambit

HyperMesh

Tính toán, mô

Xuất và xử lý số

phỏng trên

liệu. Kiểm nghiệm

Abaqus

độ. bền


3. Quy trình thực hiện

•

Chọn loại phần tử- số lượng phần tử: phần tử lưới tứ giác, tỉ lệ

≈ 1 ÷ 1.15


3. Quy trình thực hiện
•

Đặt điều kiện biên - đặt lực và kết quả xuất ra
Lực áp suất

Tiếp tuyến

Lực ly tâm

Đặt điều kiện biên

Lực trọng trường

σ
295
σ yield  = 0 =
= 221.81( MPa )
n 1.33


4.Thiết kế- Tính toán chi tiết- Đánh giá


4.Thiết kế- Tính toán chi tiết- Đánh giá
Ảnh hưởng của lực lên các thành phần
– 2 ngàm - 8m/s


4. Đánh giá - Ảnh Hưởng Của Bề Dày
Ứng suất

Trường hợp 8m/s

(MPa)

Bề dày (mm)

Ảnh hưởng của bề dày các bộ phận lên ứng suất của cánh

4. Đánh Giá- Ảnh Hưởng Của Spar+Rib

σ
295
σ yield  = 0 =
= 221.81( MPa )
n 1.33
Cánh 11 rib

Cánh 21 rib

Bộ phân

Ứng suất cao nhất (MPa)

Bộ phận

Ứng suất cao nhất (MPa)

Toàn bộ cánh

264.804

Toàn bộ cánh

301.808

Bề mặt cánh

258.658

Bề mặt cánh

291.783

Rib cánh

71.287

Rib cánh

66.966

Spar

264.804

Spar

301.808

Rib giữa

71.287

Rib giữa

55.840

4.Đánh Giá - Ảnh Hưởng Của Số Ngàm Và Vị Trí Ngàm

Khảo sát vị trí đặt ngàm và số lượng
ngàm


4.Đánh Giá - Ảnh Hưởng Của Số Ngàm Và Vị Trí Ngàm
Vị trí ngàm thứ 1

Vị trí ngàm thứ 2

Vị trí ngàm thứ 3

Vị trí ngàm thứ 4

Ứng suất lớn nhất trên
cánh (MPa)

5

17

231.287

4

11

18

1

8

14

86.976
21

79.318


4.Đánh Giá - Ảnh Hưởng Của Số Ngàm Và Vị Trí Ngàm
Vị trí ngàm

Vị trí ngàm

Vị trí ngàm

Vị trí ngàm

Vị trí ngàm

Ứng suất lớn

thứ 1

thứ 2

thứ 3

thứ 4

thứ 5

nhất trên cánh
(MPa)

1

5

11

17

21

58.475


4.Đánh Giá - Ảnh Hưởng Loại Lực


5. Kết quả tổng hợp – Thiết Kế

1450
mm

Vị trí Dây cáp


5. Kết quả tổng hợp -8m/s

8m/s

σ yield = 221.83 ( MPa )


Video ứng suất – biến dạng


5. Kết quả tổng hợp-10m/s

•

10m/s

σ yield = 221.83 ( MPa )


5. Kết quả tổng hợp-20m/s

•

20m/s

σ yield = 221.83 ( MPa )

6. Kết luận- hướng phát triển

•

Luận văn đã cơ bản hoàn thành được yêu cầu nhiệm vụ đặt ra là phân tích lực tác dụng lên
các bộ phận.

•
•
•

Thiết kế đảm bảo bền.
Dừng lại ở việc khảo sát lực tác động tĩnh lên cánh của turbine và các thanh chống cánh.
Chưa đi sâu vào việc phân tích độ bền mỏi của kết cấu.


Cám ơn quý thầy cô và các bạn đã theo dõi!