طراحي و بهينه سازي ابعادي سيستم كايت انرژي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مكانيك

كارشناسي ارشد

در سال‌هاي اخير، سيستم‌هاي انرژي باد هوابرد مورد توجه جامعه دانشگاهي و كارآفريني رو به رشد قرار گرفته‌اند. هدف اين فناوري‌ها برداشت نيرو از باد در ارتفاع بالاتر نسبت به توربين‌هاي بادي معمولي است. چنين بادهايي به طور كلي قوي‌تر و سازگارتر هستند و در نتيجه انرژي توليدي بيشتري نيز از آنها بدست مي‌آيد. يكي از روش‌هاي مورد استفاده براي بهره مندي از اين انرژي، استفاده از كايت انرژي در ارتفاعات بالا به منظور ايجاد توان مي‌باشد. در اين روش، كايت مهار شده با طناب كه از سوي ديگر به ژنراتور متصل است، در اثر نيروي باد و گشتاورهاي اعمالي از طرف آن به پرواز در مي‌آيد. كايت مورد نظر با اعمال نيروي برآ از طرف باد يك مسير 8-لاتين مانند را طي مي‌كند كه باعث كشش در طناب مي‌شود. سپس ژنراتوري كه بر روي زمين قرار دارد به حركت درآمده و انرژي الكتريكي حاصل مي‌شود. در پژوهش ارائه شده، كايت انرژي مورد نظر شبيه به هواپيماهاي بدون سرنشين در نظر گرفته مي‌شود. با مدل سازي و شبيه سازي كايت صلب طراحي شده و همچنين كنترل مناسب زاويه بالك‌ها، سيستم بطور پايدار مسير مطلوب را طي مي‌كند. براي مدل سازي و استخراج ضرايب آئروديناميكي كايت نيز از نرم افزار"xflr5" استفاده مي‌شود كه با استفاده از آنها گشتاورها و نيروهاي آئروديناميكي بدست مي‌آيند. طي يك چرخه حركت كايت، پارامترهاي مختلف كه تغيير آنها اثرات ملموس و موثري بر عملكرد سيستم كايت انرژي مي‌گذارند و عمدتاً مربوط به هندسه كايت، ابعاد سيستم و همچنين ضرايب كنترلي هستند، با استفاده از الگوريتم فرااكتشافي ژنتيك و در بازه‌هاي مجاز تغييرات، به منظور استحصال حداكثر انرژي و همچنين صرفه جويي در زمان و هزينه‌هاي سيستم، به طور همزمان بهينه سازي مي‌شوند. لازم به ذكر است كه اين شبيه سازي بصورت برون خط صورت مي‌گيرد و نتايج بدست آمده از اين بهينه سازي بعنوان مقادير انتخابي براي تجاري سازي كايت در مراحل بعدي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

219953

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان