Ολοκληρωμένος σχεδιασμός για την κατασκευή αυτοσχέδιας ανεμογεννήτριας μικρής κλίμακας με τη χρήση σύγχρονων υπολογιστικών εργαλείων

Τσολάκης, Παναγιώτης

Consolidated design for the construction of a small scale, do it yourself wind turbine, with the support of modern computational tools

Διπλωματική εργασία

Author

Τσολάκης, Παναγιώτης

Date

2024-03-21

Advisor

Zafirakis, Dimitrios
Χριστόπουλος, Κωνσταντίνος

mec_45899.pdf (2.205Mb)

Keywords

Μέθοδος BEM ; QBlade ; Solidworks ; OrcaSlicer ; Τρισδιάστατη εκτύπωση ; 3D εκτύπωση ; Ανεμογεννήτριες ; Blade element momentum method

Abstract

Επιδίωξη της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι ο ολοκληρωμένος σχεδιασμός μίας ανεμογεννήτριας μικρής κλίμακας χρησιμοποιώντας θεωρητικά μοντέλα και σύγχρονα υπολογιστικά εργαλεία, ώστε να καταστεί εφικτή η κατασκευή της με τη χρήση τρισδιάστατης εκτύπωσης. Το σημαντικότερο και πολυπλοκότερο τμήμα μίας ανεμογεννήτριας είναι τα πτερύγια. Για τον αρχικό σχεδιασμό της κατανομής του μήκους και της συστροφής τους χρησιμοποιήθηκε η θεωρία ορμής στοιχείων με περιστρεφόμενο απόρρευμα (BEM). Μέσω αυτής της θεωρίας το πτερύγιο διαιρείται και αναλύονται μεμονωμένα η ροπή και η ώση που αναπτύσσεται σε κάθε τμήμα του. Στη συνέχεια, για τη βελτιστοποίηση του αρχικού σχεδιασμού χρησιμοποιήθηκε μία επαναληπτική μέθοδος της οποίας τα αποτελέσματα αντλήθηκαν μέσω του λογισμικού Q-blade. Τέλος, με τη χρήση των λογισμικών SolidWorks και Οrcaslicer έγινε η σχεδίαση και η διαμόρφωση για την τελική εκτύπωση τους.

Abstract

The objective of this thesis is the integrated design of a small-scale wind turbine using theoretical models and modern computational tools, aiming to enable its construction through three-dimensional printing. The most important and complex part of a wind turbine is the blades. For the initial design of their length and twist distribution, the Blade Element Momentum (BEM) theory was utilized. Through this theory, the blade is divided, and individual sections are analyzed for the torque and thrust developed in each segment. Subsequently, an iterative method was employed to optimize the initial design. The results of this optimization were obtained using the Q-blade software. Finally, utilizing SolidWorks and Orca Slicer software, the design and shaping for their final printing were achieved.