Comisia de atestare
Comisia de acreditare
Comisiile de experţi
Dispoziţii, instrucţiuni
Acte normative
PREGĂTIREA CADRELOR
Nomenclator
Instituţii
Consilii
Seminare
Teze		 Conducători de doctorat
Deţinători de grad
Doctoranzi
Postdoctoranzi
CNAA logo

 română | русский | english


Optimizarea structurii de rezistenţă a palelor aerodinamice pentru turbine eoliene


Autor: Guțu Marin
Gradul:doctor în tehnică
Specialitatea: 05.02.02 - Teoria maşinilor şi organe de maşini
Anul:2017
Conducător ştiinţific: Viorel Bostan
doctor habilitat, profesor universitar, Universitatea Tehnică a Moldovei
Consultant ştiinţific: Valeriu Dulgheru
doctor habilitat, profesor universitar, Universitatea Tehnică a Moldovei
Instituţia: Universitatea Tehnică a Moldovei

Statut

Teza a fost susţinută pe 7 aprilie 2017 în CSS
şi aprobată de CNAA pe 31 mai 2017

Autoreferat

Adobe PDF document – 2.45 Mb / în română

Teza

CZU 620.9(043.2)

Adobe PDF document 13.88 Mb / în română
159 pagini

Cuvinte Cheie

pală aerodinamică; conversia energiei eoliene; structură de rezistență; materiale compozite; testare epruvete; simulare numerică CFD; simulare numerică FSI

Adnotare

Teza cuprinde introducere, patru capitole, concluzii şi recomandări, bibliografia din 121 de denumiri şi 4 anexe. Volumul este de 140 de pagini, inclusiv, 99 de figuri şi 20 tabele. Conţinutul de bază al tezei a fost publicat în 16 lucrări ştiinţifice, din care 8 lucrări de unic autor, 6 lucrări în reviste recenzate şi 3 brevete de invenţie.

Domeniul de studiu se referă la structura de rezistență a palelor aerodinamice pentru turbine eoliene fabricate din materiale compozite.

Scopul lucrării constă în argumentarea teoretică și experimentală a structurii de rezistență a palei aerodinamice sub aspectul sporirii eficienţei de conversie a energiei pentru turbine eoliene de mică putere (P < 20 kW).

Noutatea ştiinţifică şi valoarea aplicativă a lucrării. Elaborarea structurii de rezistență a palei din materiale compozite pentru turbine eoliene de mică putere și argumentarea ei din punct de vedere al simplității constructive și al masei reduse obținute în rezultatul optimizării arhitecturii materialului compozit stratificat.

Semnificaţia teoretică constă în elaborarea metodologiei cercetării aerodinamicii rotorului eolian și a structurii de rezistență a palelor realizate din materiale compozite stratificate. Metodologia cercetării ştiinţifice constă în crearea unei platforme bazate pe modele şi metode de calcul numerice şi experimentale, care permite determinarea caracteristicilor mecanice ale materialelor compozite, elaborarea modelului palei aerodinamice din materiale compozite, simularea aerodinamicii rotorului și a interacțiunii fluidului cu structura palei.

Implementarea rezultatelor cercetării. Au fost elaborate două lucrări de laborator pentru procesul de studii de masterat la specialitatea ISCER. Totodată au fost definite recomandările privind arhitectura materialului compozit și tehnologia de fabricare a palelor care, pe viitor, va permite fabricarea în serie a palelor aerodinamice pentru turbine eoliene de putere mică.

Cuprins


1. STADIUL ACTUAL ÎN DOMENIUL SISTEMELOR DE CONVERSIE A ENERGIEI EOLIENE
  • 1.1. Energia regenerabilă și dezvoltarea durabilă a societății
    • 1.1.1. Energia și poluarea mediului
    • 1.1.2. Cadrul legislativ internațional
    • 1.1.3. Cadrul legislativ existent în Republica Moldova
  • 1.2. Evoluţia rotoarelor turbinelor eoliene
    • 1.2.1. Istoria turbinelor eoliene
    • 1.2.2. Modele industriale experimentale de pale în trecut
    • 1.2.3. Standardul de design structural în prezent
  • 1.3. Tendinţele dezvoltării energeticii eoliene
  • 1.4. Potențialului energetic eolian și utilizarea energiei vântului în Republica Moldova
  • 1.4. Analiza literaturii, brevetelor de invenţie, construcţiilor şi caracteristica palelor turbinelor eoliene cunoscute
    • 1.4.1. Analiza construcţiei palelor rotoarelor turbinelor eoliene
    • 1.4.2. Analiza palelor fabricate de producătorii de turbine eoliene mici
  • 1.5. Analiza materialelor și a tehnologiei de fabricare a palelor
    • 1.5.1. Introducere
    • 1.5.1. Materiale pentru pale şi proprietăţile lor
    • 1.5.3. Metode de formare a pieselor din materiale compozite
  • 1.6. Concluzii la capitolul 1
  • 1.7. Scopul şi obiectivele tezei

2. ARGUMENTAREA METODELOR ANALITICE ȘI NUMERICE DE CALCUL A REZISTENȚEI PLĂCILOR DIN MATERIALE COMPOZITE STRATIFICATE
  • 2.1. Introducere
  • 2.2. Relaţii de tensiuni-deformaţii pentru starea plană de tensiuni într-un material ortotropic
  • 2.3. Influenţa orientării fibrelor asupra proprietăţilor mecanice ale materialului compozit
  • 2.4. Analiza tensională a compozitelor multistrat
    • 2.4.1 Variaţia tensiunilor şi deformaţiilor în laminatul multistrat
    • 2.4.2 Analiza forţelor şi momentelor care acţionează asupra elementelor multistrat
  • 2.5. Criterii de rezistență aplicabile la analiza elementelor multistrat
  • 2.6 Analiza cu element finit
    • 2.6.1 Funcțiile formei elementului
    • 2.6.2 Matricea de rigiditate a elementului finit aplicabil la analiza materialului compozit
  • 2.7. Concluzii la capitolul 2

3. ELABORAREA STRUCTURII, FABRICAREA ȘI TESTAREA MATERIALULUI COMPOZIT PENTRU CONSTRUCȚIA PALEI
  • 3.1. Cerințele înaintate materialului compozit pentru construcția palelor
  • 3.2. Fabricarea epruvetelor din materiale compozite pentru pale
    • 3.2.1 Alegerea elementelor componente şi tehnologiei de fabricare a materialului compozit pentru pale
    • 3.2.2 Fabricarea epruvetelor
  • 3.3. Determinarea experimentală a caracteristicilor mecanice ale materialului compozit
    • 3.3.1. Încercarea la tracţiune a epruvetelor și determinarea constantelor elastice
    • 3.3.2. Încercarea la forfecare a epruvetelor din țesătură bidirecțională .
    • 3.3.3. Corelarea rezultatelor testelor cu rezultatele analizei cu elemente finite a epruvetelor 94
  • 3.4. Concluzii la capitolul 3

4. ARGUMENTAREA STRUCTURII DE REZISTENȚĂ A PALEI AERODINAMICE PENTRU TURBINA EOLIANĂ DE 10 kW
  • 4.1. Turbina eoliană elaborată la Universitatea Tehnică a Moldovei
  • 4.2. Modelarea numerică a interacţiunii forţelor generate de fluid asupra suprafeței palei cu design aerodinamic optimizat
    • 4.2.1. Determinarea parametrilor profilului aerodinamic
    • 4.2.2. Determinarea parametrilor geometrici optimi ai palei și crearea modelului 3D
    • 4.2.3. Modelarea domeniului fluid și generarea rețelei de calcul
    • 4.2.4. Etapa Setup
    • 4.2.5. Etapa de soluționare și rezultatele CFD
  • 4.3 Modelarea interacțiunii fluidului cu structura palei
    • 4.3.1. Crearea modelului structural al palei și discretizarea în elemente finite
    • 4.3.2. Analiza cvasistatică a palei
  • 4.4. Analiza modală a turbinei
    • 4.4.1. Analiza modală a palei
    • 4.4.2. Analiza modală a rotorului și turnului
  • 4.4. Concluzii la Capitolul 4

5. CONCLUZII GENERALE ȘI RECOMANDĂRI ............................................................................ 159