| Abstract |
Šis darbs ir vērsts uz vēja turbīnu lāpstiņu, kas izgatavotas no kompozītmateriāliem, projektēšanu un sprieguma analīzi. Mērķis ir novērtēt dažādus kompozītmateriālus, lai noteiktu labāko īpašību kombināciju izturīgam asmenim, kas var izturēt lielu deformācijas stresu. Horizontālās ass vēja turbīnas (HAWT) ir analīzes pamatā, jo tās ir izplatītākas un efektīvākas nekā vertikālās konstrukcijas. HAWT pārvērš vēja enerģiju rotācijas kustībā, izmantojot aerodinamiskos spēkus uz lāpstiņām. Materiāli ir svarīgi, jo lielāki, vieglie asmeņi var izmantot vairāk vēja enerģijas.
Darbā apskatīti tādi materiāli kā alumīnijs, stikla šķiedra, oglekļa šķiedra un hibrīdkompozīti. Kompozītmateriāli apvieno armatūras materiālu, piemēram, oglekļa šķiedru, ar polimēru matricu, lai nodrošinātu izcilu izturību, stingrību un izturību salīdzinājumā ar tradicionālajiem materiāliem. Mūsdienu turbīnu lāpstiņu tipiskais kompozīts ir stiklplasta. Turpina parādīties uzlaboti kompozītmateriāli, tostarp nanooglekļa caurules un formas atmiņas metāli potenciālajiem nākotnes asmeņu dizainiem.
Analīzei SolidWorks tiek izveidots esošās turbīnas lāpstiņas 3D modelis, izmantojot standarta NACA 64 aerosola izmērus. Tiek imitēti trīs materiāli: epoksīda matrica ar oglekļa šķiedras vai stikla šķiedras stiegrojumu 60% tilpuma un alumīnija sakausējums. Robežnosacījumi modelē sadalītu 1000 N slodzi. Deformācijas un fon Mises spriegumi iegūti no galīgo elementu analīzes un salīdzināti. Alumīnijam ir augstāks spriegums (340,20 MPa) nekā kompozītmateriāliem (ogleklis 221,50 MPa, E stikls 260,40 MPa), savukārt alumīnijam ir vislielākā novirze (3,352e+02 mm), salīdzinot ar 1,652e+02 mm ogleklim.Palielināts leņķa leņķis arī proporcionāli palielina spriegumus un nobīdes.
Promocijas darbs parāda, ka kompozītmateriāli ļauj veidot lielākas vēja turbīnas lāpstiņas, lai uzlabotu elektroenerģijas ražošanas efektivitāti. Gan oglekļa, gan stikla šķiedras kompozītmateriāli pārspēj alumīniju izturības un deformācijas izturības ziņā ekspluatācijas slodzēs. Analīze sniedz norādījumus par materiālu un epoksīda stiegrojuma attiecību izvēli, lai līdzsvarotu sprieguma izturību, stingrību un asmens svaru. |
