تحليل المان محدود پره هاي توربين بادي محور افقي تحت بارگذاري چند محوره

ّّFinite element analysis of horizontal axis wind turbine blades under multiaxial loading

انرژي هاي پاك و تجديد پذير مهندسين را تشويق مي كند تا به نيازها و مشكلات دنياي امروزكه مهمترين آنها استفاده از انرژي باد است رسيدگي كنند. انرژي باد به دليل پيشرفت قابل توجهي كه در دهه گذشته در جهان تجربه كرده، تبديل به منبع سودآور انرژي تجديدپذير شده است. به دليل عملكرد خوب مواد كامپوزيتي نسبت به مواد ديگر در برابر خستگي، اين مواد براي چندين دهه از جمله مواد انتخابي براي ساخت تيغه هاي توربين بادي مورد استفاده قرار گرفته است. پره هاي توربين بادي از مواد گوناگوني تشكيل شده است، اعم از كامپوزيت هاي تقويت شده با الياف تك جهته تا فوم، چوب بالسا و ديگر مواد. در بسياري از طراحي ها، اجزاي سازنده با استفاده از چسب به هم متصل مي شوند. تيغه هاي توربين بادي يكي از گران ترين سازه ها هستند. در اينجا، تيغه توربين بادي توسط مواد كامپوزيتي مدل سازي شده است. تيغه به عنوان يكي از مهمترين اجزاي سيستم توربين بادي شناخته مي شود زيرا انرژي جنبشي باد را به توان قابل استفاده تبديل مي كند. بررسي هاي اخير نشان داده است كه بارگذاري چند محوري در تيغه هاي توربين بادي يكي از عوامل موثر در شكست پره هاي توربين بادي است. در اين مطالعه تاثير نيروهاي خمشي بر روي تيغه هاي توربين بادي مورد مطالعه قرار گرفته است و همچنين تحليل تنش مورد بررسي قرار گرفته است. بعلاوه تيغه توربين بادي محور افقي تحت بارگذاري چند محوري بررسي شده است. با توجه به پيچيدگي تيغه و افزايش دقت در تجزيه و تحليل، از نرم افزار ABAQUS استفاده شده است.

Clean and renewable energies have encouraged the engineers to try to meet the needs and problems of today’s world, among which using of wind energy is the most important one. Wind energy has become the most profitable renewable energy source due to the remarkable development it has experienced in the world over the last decade. Composites have been the material of choice for wind turbine blade construction for several decades, partly due to their superior fatigue performance compared to other materials. Various materials may be found in a wind turbine blade, ranging from the unidirectional reinforcement composites; to foams, balsa wood and other materials. In many designs, structural components are integrated using adhesive. Wind turbine blades are one of the most expensive structures. Here, wind turbine blade has been modelled by composite materials. Blades are considered to be one of the most critical components in wind turbine system because they convert the Kinetic energy of wind into useable power. Recent investigations have shown that multi-axial loading in wind turbine blades effect on the failure blades. In this study, flexural forces on the wind turbine blades have been developed, stress analysis on this blades have also been probed. Moreover, a horizontal axis wind turbine blade has been investigated under multi-axial loading. Due to the complexity of the blade and increasing of accuracy in the analysis, we have used ABAQUS software.