Συντάχθηκε 06-07-2018 18:15
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ
Ονοματεπώνυμο: Γεώργιος Τερζάκης
Αριθμός Μητρώου: 2012010046
Θέμα
Τίτλος στα Ελληνικά: Βέλτιστος σχεδιασμός συνιστωσών ανεμογεννητριών
Τίτλος στα Αγγλικά: Optimal design of wind turbine components
Εξεταστική Επιτροπή:
Επιβλέπων: Ιωάννης Κ. Νικολός
Πρώτο Μέλος: Ανάργυρος Ι. Δελής
Δεύτερο Μέλος: Φώτιος Δ. Κανέλλος
Περίληψη
Περίληψη της εργασίας στα Ελληνικά:
Τις τελευταίες δεκαετίες, οι συνεχώς αυξανόμενες ενεργειακές απαιτήσεις σε παγκόσμιο επίπεδο, σε συνδυασμό με την εξάντληση των αποθεμάτων των ορυκτών καυσίμων και την επιτακτική ανάγκη μείωσης των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, έχουν προωθήσει την
ανάπτυξη τεχνολογιών παραγωγής ενέργειας με μικρό περιβαλλοντικό αντίκτυπο, όπως τα συστήματα ανεμογεννητριών για την εκμετάλλευση της αιολικής ισχύος. Όμως, παράγοντες όπως χαμηλές ταχύτητες και το σχετικά αραιό ενεργειακό περιεχόμενο του ανέμου, τείνουν γενικά να αυξάνουν το κόστος της παραγόμενης ενέργειας. Ένα σύστημα για την αποδοτική παραγωγή ενέργειας από τον άνεμο, είναι η ανεμογεννήτρια υποβοηθούμενη από διαχύτη (Diffuser Augmented Wind Turbine), η οποία βασίζεται στην προσαρμογή ενός στατικού διαχύτη γύρω από το δρομέα, με σκοπό την αύξηση της παροχής του αέρα που διέρχεται από τον στρόβιλο, ένα φαινόμενο που της προσδίδει την ικανότητα απορρόφησης μεγαλύτερου ποσοστού ενέργειας από τον άνεμο, σε σύγκριση με μία συμβατική ανεμογεννήτρια, με την ίδια διάμετρο ρότορα. Δύο από τα σημαντικότερα συστατικά μέρη ενός τέτοιου συστήματος είναι τα πτερύγια και ο διαχύτης, ο βέλτιστος σχεδιασμός των οποίων επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την απόδοση του. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, παρουσιάζεται η εφαρμογή μιας διαδικασίας βελτιστοποίησης για τον αεροδυναμικό σχεδιασμό των πτερυγίων και ενός αξονοσυμμετρικού διαχύτη για μια ανεμογεννήτρια υποβοηθούμενη από διαχύτη, μέσω της χρήσης μιας παράλληλης και ασύγχρονης έκδοσης ενός Διαφορικού Εξελικτικού αλγορίθμου. Η ασύγχρονη προσέγγιση επιτρέπει την εξάλειψη του ορίου συγχρονισμού στο τέλος κάθε γενιάς, και έτσι, την επιτάχυνση της διαδικασίας βελτιστοποίησης, ενώ επιπλέον επιτάχυνση επιτυγχάνεται μέσω της χρήσης δύο Τεχνητών Νευρωνικών Δικτύων (ΤΝΔ), ενός Multi-Layer Perceptron και ενός Radial Basis Function, τα οποία λειτουργούν ως υποκατάστατα μοντέλα.
Η αξιολόγηση κάθε υποψήφιας σχεδίασης πτερυγίου υλοποιείται μέσω ενός υπολογιστικού μοντέλου, βασισμένο στην θεωρία Blade Element Momentum, κατάλληλα τροποποιημένο για την αεροδυναμική ανάλυση δρομέων ανεμογεννητριών υποβοηθούμενων από διαχύτη. Από την άλλη, η αριθμητική προσομοίωση της τυρβώδους και ασυμπίεστης ροής γύρω από κάθε υποψήφιο διαχύτη επιτυγχάνεται μέσω ενός κώδικα Υπολογιστικής Ρευστομηχανικής, που βασίζεται στις εξισώσεις Navier – Stokes, εκφρασμένες για 2Δ αξονοσυμμετρικά συστήματα αναφοράς. Ακόμα, η διακριτοποίηση του πεδίου ροής υλοποιείται μέσω 2Δ μη-δομημένων υπολογιστικών πλεγμάτων, η παραμετροποίηση των οποίων πραγματοποιείται μέσω της χρήσης της τεχνικής Free-Form Deformation (FFD). Στην παρούσα διπλωματική εργασία, η εφαρμογή της εκάστοτε μεθοδολογίας επιδεικνύει την εφαρμοσιμότητα και την αποτελεσματικότητά της.
Ημερομηνία Εξέτασης
Ημέρα/Μήνας/Έτος: 9/7/2018
Ώρα: 11.00
Αίθουσα Εξέτασης
Αίθουσα: Δ3.005
Κτίριο:
