Ανάπτυξη υπολογιστικού εργαλείου για την ανάλυση της αεροδυναμικής συμπεριφοράς πτερυγίων ανεμογεννητριών
Φόρτωση...
Ημερομηνία
2025-11-03
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
ΕΛΜΕΠΑ, Πολυτεχνική Σχολή, Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών
Επιβλέπων
Περίληψη
Ο άνεμος, ο οποίος αξιοποιήθηκε από τους ανθρώπους από την αρχαιότητα, αποτελεί
μια αξιόπιστη και ανεξάντλητη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Η αποδοτική του αξιοποίηση
απαιτεί το σχεδιασμό βέλτιστων, ενεργειακά, αιολικών μηχανών, γεγονός που μπορεί να
πραγματοποιηθεί, μόνο εάν είναι εφικτό να προβλεφθούν από πριν τα αεροδυναμικά φορτία
που ασκούνται πάνω στα πτερύγια (φτερά) των μηχανών αυτών, καθώς αυτά αποτελούν τον
κύριο παράγοντα για την παραγωγή ενέργειας. Σκοπός της παρούσας διπλωματική εργασίας
είναι η ανάπτυξη ενός υπολογιστικού εργαλείου, και πιο συγκεκριμένα ενός κώδικα σε γλώσσα
προγραμματισμού Python, για τον υπολογισμό, την ανάλυση και την πρόβλεψη της
αεροδυναμικής συμπεριφοράς των πτερυγίων ανεμογεννητριών. Ο όρος «αεροδυναμική
συμπεριφορά» παραπέμπει στην αλληλεπίδραση ανέμου – πτερύγωσης και στη δημιουργία των
αεροδυναμικών φορτίων που αναπτύσσονται πάνω σε αυτή, όπως είναι η δύναμη της άνωσης
(Lift) και η δύναμη της αντίστασης του αέρα ή οπισθέλκουσας (Drag).
Η εργασία αυτή έχει ως στόχο το συνδυασμό θεωρητικών γνώσεων, αριθμητικών
μεθόδων και πρακτικής υλοποίησης, ώστε να δημιουργηθεί ένα αξιόπιστο υπολογιστικό
εργαλείο το οποίο θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο σε εκπαιδευτικό όσο και σε ερευνητικό
πλαίσιο. Μέσω της εφαρμογής του αλγορίθμου Blade Element Momentum, προσεγγίζονται με
ακρίβεια τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά των πτερυγίων, με την αξιοποίηση πάντα
βιβλιογραφικών δεδομένων. Το γεγονός ότι είναι δυνατή η σύγκριση διαφορετικών γεωμετριών
πτερυγίων προσφέρει ένα επιπλέον πλεονέκτημα στην έρευνα, ενισχύοντας την συνεισφορά της
εργασίας στη μελέτη και τον σχεδιασμό ανεμογεννητριών.
Wind, which harnessed by humans since ancient times, is a reliable and inexhaustible renewable energy source. Its efficient utilization requires the design of energy – optimized wind machines, a goal that can only be achieved through the accurate prediction of the aerodynamic loads acting on the blades, as these loads are the primary contributors to energy production. The objective of this thesis is the development of a computational tool, specifically a Python – based code, for the calculation, analysis and prediction of the aerodynamic performance of wind turbine blades. The term “aerodynamic performance” refers to the interaction between the wind and the blade, and the resulting aerodynamic forces such as lift and drag. This work aims to combine theoretical knowledge, numerical methods, and practical implementation in order to create a reliable computational tool that can be used in both educational and research contexts. Through the application of the Blade Element Momentum algorithm, the aerodynamic characteristics of the blades are accurately approached using bibliographic data. The possibility of comparing different blade geometries provides an additional advantage for research, further enhancing the contribution of this thesis to the study and design of wind turbines.
Wind, which harnessed by humans since ancient times, is a reliable and inexhaustible renewable energy source. Its efficient utilization requires the design of energy – optimized wind machines, a goal that can only be achieved through the accurate prediction of the aerodynamic loads acting on the blades, as these loads are the primary contributors to energy production. The objective of this thesis is the development of a computational tool, specifically a Python – based code, for the calculation, analysis and prediction of the aerodynamic performance of wind turbine blades. The term “aerodynamic performance” refers to the interaction between the wind and the blade, and the resulting aerodynamic forces such as lift and drag. This work aims to combine theoretical knowledge, numerical methods, and practical implementation in order to create a reliable computational tool that can be used in both educational and research contexts. Through the application of the Blade Element Momentum algorithm, the aerodynamic characteristics of the blades are accurately approached using bibliographic data. The possibility of comparing different blade geometries provides an additional advantage for research, further enhancing the contribution of this thesis to the study and design of wind turbines.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Πτερύγιο ανεμογεννήτριας, Αεροδυναμική, Άνεμος, Wind turbine blade, Aerodynamics, Wind, Blade element momentum theory