การออกแบบและวิเคราะห์เชิงเปรียบเทียบโครงสร้างใบพัดกังหันลมที่ทำจากวัสดุผสม

Comparative design and optimization of composite wind turbine blade structure

Name: จุนพงศ์ เหล่าศิริรัตน์

keyword: ใบพัด (กังหันลม)

ThaSH: การออกแบบโครงสร้าง

Abstract: วิทยานิพนธ์นี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อนำเสนอแนวทางสำหรับทำการออกแบบโครงสร้างใบพัดกังหันลมขั้นต้น รวมถึงทำการศึกษาวิเคราะห์เปรียบเทียบโครงสร้างเสริมความแข็งแรงรูปแบบ ต่าง ๆ โดยโครงสร้างเสริมความแข็งแรงสี่รูปแบบที่นำมาพิจารณาคือ การเสริมความหนาผิว (Skin Thickening) เสริมคาน (Web Spar) สันกระดูก (I-Stiffener) และกล่องกระดูก (Casket) ถูกนำมาตรวจสอบเปรียบเทียบ เพื่อศึกษาวิเคราะห์ผลกระทบของความแข็งแรง (Strength) ความแข็งตึง (Stiffness) และน้ำหนัก (Weight) ใบพัดตัวอย่างที่นำมาศึกษานั้นเป็นวัสดุผสมไฟเบอร์กล๊าส-พลาสติก (Fiberglass Reinforce Plastic) ซึ่งถูกพิจารณาทุกภายใต้ภาระความเร็วลม ที่จำเป็น เช่น ความเร็วลมทำงาน ความเร็วลมพายุ เป็นต้น ในการออกแบบขั้นต้นนี้ทฤษฎีคลาสสิคอลลามิเนชั่น (Classical Lamination Theory) ถูกใช้เพื่อออกแบบความหนาของชั้นผิวเฉพาะบริเวณ และการวิเคราะห์ไฟไนท์อิลิเมนต์ (Finite Element Analysis) ถูกนำมาใช้เพื่อวิเคราะห์คุณสมบัติของใบพัดขนาดเต็มใบ โดยพิจารณาภายใต้เงื่อนไขความเค้นสูงสุด (Maximum Stress) ระยะแอ่นตัวปลายใบ (Tip Deflection) และการโก่งตัวของผิว (Skin Buckling) จากผลการวิจัยพบว่ากระบวนการการออกแบบที่ได้พัฒนาขึ้นนั้น สามารถใช้ช่วยในการออกแบบโครงสร้างใบพัดกังหันลมขั้นต้นได้ และจากผลการจำลองวิเคราะห์ทำให้ทราบว่า โครงสร้างแบบกล่องกระดูกนั้นมีความแข็งแรงมากที่สุดสำหรับใบพัดตัวอย่างในงานวิจัยนี้ นอกจากนี้ยังได้ทำการทดลองจำลองวิเคราะห์โครงสร้างแบบซ้อนประกบ (Sandwich) และพบว่า มีความแข็งแรงที่เหมาะสมในการใช้งานเช่นเดียวกัน

Abstract: In this thesis, the aim is to present methodology for the preliminary design of wind turbine blade structure. Four structure layouts, i.e. skin thickening, web-spar, casket and stiffened panel are investigated and simulated. The effectiveness regarding strength, stiffness and weight are evaluated and compared. The turbine blade is fabricated from fiberglass reinforced plastic composite subjected to critical wind loading cases. The classical lamination theory is used to size local skin thicknesses, and the Finite Element Analysis is then employed to analyses the complete blade structures. Maximum stress criterion, tip deflection and skin buckling are considered. From this research, it was found that the design method can be used for preliminary design of wind turbine blade structure. The result obtained from finite element analysis simulation showed that the most effective blade structure is the casket structure. In addition, the sandwich structure was investigated showing a promising concept for the blade application.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ. สำนักหอสมุดกลาง

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: library@kmutnb.ac.th

Name: บุญชัย วัจจะตรากุล

Role: ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์

Email : bnc@kmutnb.ac.th

Created: 2556

Modified: 2557-05-20

Issued: 2557-05-20

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: วพ MAE จ636ห

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตร์มหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมการบินและอวกาศ

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	B15777170.pdf	5.62 MB	71	2022-04-22 22:21:51

ใช้เวลา

0.023291 วินาที