پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 20 |
| تعداد شماره‌ها | 547 |
| تعداد مقالات | 8,302 |
| تعداد مشاهده مقاله | 18,536,815 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,359,142 |
مدلسازی سه بعدی جریان حول کلکتور برای تعیین ضرایب آیرودینامیکی و بار دینامیک سازه | ||
| مدل سازی در مهندسی | ||
| مقاله 2، دوره 17، شماره 58، مهر 1398، صفحه 15-25 اصل مقاله (1.5 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله مکانیک | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22075/jme.2019.16289.1610 | ||
| نویسندگان | ||
| رامین مهدی پور* 1؛ زهرا بنی عامریان2 | ||
| 1دانشگاه تفرش | ||
| 2دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تفرش - تفرش | ||
| تاریخ دریافت: 04 آبان 1397، تاریخ بازنگری: 14 دی 1397، تاریخ پذیرش: 24 بهمن 1397 | ||
| چکیده | ||
| در میان روش های تولید برق به کمک انرژی خورشیدی، مزرعه خورشیدی با آینه های سهموی شکل دارای هزینه رقابتی با نیروگاه های دیگر می باشد. یکی از اساسی ترین بخش های طراحی این نیروگاه ها، بخش سازه کلکتورهای سهموی می باشد. در این سازه ها نیروی باد مهمترین موضوع در بحث طراحی می باشد. در این مقاله نحوه تعیین نیروی باد و عوامل موثر بر میزان نیروی پسا تشریح شده است. برای محاسبه نیروی باد از روش دینامیک سیالات محاسباتی کمک گرفته شده است. در نهایت به کمک ضرایب آیرودینامیکی تحلیل تنش وارده بر کلکتور خورشیدی محاسبه شده و سازه کلکتور در برابر این باد بررسی می شود. برای مدلسازی از هندسه سه بعدی استفاده شده این موضوع باعث می شود که اثر لبه و شیارها دقیق تر مدل گردد و پروفیل فشار در کل آینه و ممان وارده بر سازه قابل محاسبه باشد. درنهایت محاسبات تنش انجام پذیرفته است. جریانهای مورد بررسی برای سرعت های 5 ، 10 و 20 متر بر ثانیه معادل رینولدز 1 الی 4 میلیون بوده است. نتایج سه بعدی نشان داده است که اثر گردابه های پشت کلکتور قابل توجه بوده و این گردابه ها باعث نوسان و ایجاد بار دینامیک قابل توجه می شود. گردابه ها باعث نوسان در ضریب پسا و برا در حدود 16.4% می شود و عدم مد نظر قرار دادن این موضوع باعث می شود که بار دینامیک محاسبه نشده و تنش بیشینه در حدود 35.3% کمتر محاسبه گردد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| نیروگاه خورشیدی؛ نیروی آیرودینامیکی؛ ضرایب پسا و برا؛ طراحی سازه | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Three-Dimensional Simulation of Air Flow around Collectors to Obtain Aerodynamic Coefficients and the Collectors Dynamic Loads | ||
| نویسندگان [English] | ||
| zahra baniamerian2؛ | ||
| 2Department of Mechanical Engineering, Tafresh University, Tafresh, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Fossil fuels are going to either be gone or they are going to become too expensive to realistically use. This issue along with the air pollution caused by these kinds of fuels provides specific concentrations for renewable energies. Most of the common methods for electricity generation by use of solar energy are not economic. However, among the methods, solar plants equipped with parabolic collectors are more acceptable. A parabolic trough collector (PTC) is a system in which reflective parts (like mirror or aluminum plates) are installed in parabolic form upon steel bases. Parallel arrays of such collectors are commonly installed subsequently in vast open fields to form a power plant, called solar farm. These power plants are usually subjected to high wind speeds without much shelter or protection. The aerodynamic loads due to wind blow should be reduced as far as possible. Designing the collector arrangement as well as collectors structures is of most important sections of establishing such power plants due to the wind force effects. In the present study, methods of calculating wind force and the effective parameters on the drag force are discussed. Wind force calculation is accomplished using CFD. Aerodynamic factors are calculated in the 3D model and in consequence shear analysis is performed for the collector and its structure. Simulating the problem in three-dimension provides the condition for more precise modeling of flow in between collectors distance, pressure distribution in collectors and the exerted moment on collectors structures. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Twisted tape, Solar plant, Aerodynamic forces, Drag and Lift force, Structural design | ||
| مراجع | ||
|
[1] Pye J. D., "System Modelling of the Compact Linear Fresnel Reflector", A thesis presented for the degree of Doctor of Philosophy, May, 2008. [2] Rhee, J., Nguyen, C., Grace, M. and AungThu, "An Effective, Low-Cost Mechanism for Direct Drag Force Measurement on Solar Concentrators", J. Wind Eng. Indust. Aerodyn.,2011, Vol.99, pp. 665–66. [3] Hosoya, N., and Peterka, J.A., Gee, R.C. and Kearney, D., "Wind Tunnel Tests of Parabolic Trough Solar Collectors. National Renewable Energy Laboratory", report no. NREL/SR-550-32282,2008, May. [4] Peterka, J. A., Hosoya, N., Bienkiewicz, B. and Cermak, J.E., "Wind Load Reduction for Heliostats", Solar Energy Res. Inst.,1986, SERI/STR 253-2859. [5] Peterka, J. A., Tan, Z., Bienkiwicz, B. and Cermak, J. E., "Wind Loads on Heliostats and Parabolic Dish Collectors, Solar Energy Research Institute",1988, SERI/STR 253-3431. [6] Foran, R. K., "Vibration and Flow Field Characteristics of a Hemispherical Solar Concentrator", Texas Tech University, for the Degree of Master of science, 1984. [7] Ewald, R. L. , Peterka, J. A. and Cermak, J. E., "Heliostat-Array WindTunnel Study", Technical Report f o r Martin Marietta Aerospace,1979, ReportNo. CER78-79RLE-JAP-JEC31. [8] Cermak, J.E., "Laboratory Simulation of the Atmospheric Boundary Layer", AIAA Journal, 1971, September Vol. 9, pp. 1743-1754. [9] Mendis, P., Ngo, T., Haritos, N., Hira, A. Samali, B., and. Cheung, J., "Wind Loading on Tall Buildings", J.Cheung, EJSE Special Issue: Loading on Structures. 2007, Vol.3, pp. 41-54. [10]جوادپور، م.، فراهت، س.، ابن الدین،ح.، "بهینه سازی یک دیفیوزر تونل باد مافوق صوت با دیواره های انعطاف پذیر با کمک الگوریتم ژنتیک"، مجله مدلسازی در مهندسی، سال 10، شماره 28 ، صفحه 19تا 29، 1391. [11] Shademan, M. and Hangan, H., "Wind Loading on Solar Panels at Different Inclination Angles", 11th Americas conference on wind engineering- san juan Puerto rico,2009, June 22-26. [12] Chung, K. M., Chang, K. C. and Chou, C. C., "Wind Loads on Residential and Large-Scale Solar Collector Models", J. WindEng. Ind. Aerodyn, 2011, Vol.99, pp. 59–64. [13] Shojaee, S.M.N. Moradian, M.A. and Mashhoodi, M., “Numerical Investigation of Wind Flow around a Cylindrical Trough Solar Collector”, 2015,Vol.03 (01), pp. 1-10. [14] Hachicha, A., Rodriguez, I., Castro, J., Oliva, A., “Numerical simulation of wind flow around a parabolic trough solar collector”, Applied Energy,2013, Vol. 107, July, pp. 426-437. [15] Torrecilla, M., Herrera, E., Doblaré, M., “Numerical calculation of wind loads over solar collectors”, Energy Procedia, 2014, Vol. 49, pp. 163 – 173. [16] Zhou, X., and Yuan, S., “Wind effects on a solar updraft power plant”, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2017, https://doi.org/10.1016/j.jweia.2017.06.010. [17] Bootello, J., Torrecilla, M.M., Doblaré, M., Pérez, M.S., “Aerodynamics of new solar parametric troughs: Two dimensional and three dimensional single module numerical analysis”, Solar Energy,2016, Vol135, pp. 742-749. [18] Eswaran, M., Verma, , R.K., Reddy, G.R., “Wind-induced loads and integrity assessment of hyperboloid reflector of solar power plants”, Alexandria Engineering Journal,2016, Vol.55 (2), pp.837-850. [19] Saha, P. K., YoshidaRei, A, and Tamura, O.Y., “Reduction of Mean Wind Forces on Photovoltaic System using Aerodynamic Appendages”, KSCE Journal of Civil Engineering, 2018, Vol.22, pp.3395–3400 . [20] Jingxue, W., Yang, Q.s., and Yukio, T., “Effects of building parameters on flat-roof-mounted solar panels” Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2018, vol. 12, pp. 174. DOI: 10.1016/j.jweia.2017.12.023. [21] Lee, B. E. and Evans, R. A., "The Measurement of Wind Flow Patterns over Building Roofs", Building and Environment,1984, Vol.19 (4), pp. 235-241. [22] Holmes, J., Tamura, Y. and Krishna, P., "Comparison of Wind Loads Calculated by Fifteen Different Codes and Standards, for Low, Medium and High-Rise Buildings", 11th Americas conference on wind engineering- san juan Puerto rico june 22-26, 2009. [23]سازگاران، ب.،حاجی کاظم،ح.، "بررسی فشار باد بر سقف‌های چادری با فرم قیفی به روش شبیه‌سازی عددی"، مجله مدلسازی در مهندسی، سال 15، شماره 51، صفحه 11تا 17، 1396. [24]حیدری نژاد، ق. ، جدیدی، ا ،" شبیه سازی نحوه پخش آلودگی در پشت یک ساختمان با استفاده از یک روش RANS-LES، مجله مدلسازی در مهندسی، سال 15، شماره 49 ، صفحه 17تا 27، 1396. [25] Holmes, J. D., Banks, R. W. and Roberts, G., "Drag and Aerodynamic Interference on Microwave Dish Antennas and Their Supporting Towers", J Wind Eng. Ind. Aerodyn, 1993,Vol.50, pp. 263–9. [26] Lombardi, G., "Wind-Tunnel Tests on a Model Antenna Rotating in a Cross Flow", Eng. Struct., 1991, Vol. 13, October, pp. 345-350. [27] Arasu , A. V. and Sornakumar, T., "Design, Manufacture and Testing of Fiberglass Reinforced Parabola Trough for Parabolic Trough Solar Collectors", Solar Energy, 2007, Vol. 81 pp. 1273–1279. [28] Manikandan, G.K. , Iniyan, S and Goic, R., “Enhancing the optical and thermal efficiency of a parabolic trough collector – A review”. Applied Energy, 2019. Vol 235. pp. 1524-1540. [29] Campos, G., Manuel , Peña-Conzuelo, A., Huerta-Carranza, O., Rufino D., J. , Edmundo E.,N., Ulises , Moreno O. and Victor I., “Testing the surface quality of a reflective parabolic trough solar collector with two flat null-screens”. Applied Optics. 2019. Vol. 58. pp. 752-763. [30] Hafez, A., Attia, A., S., Eltwab, H., O. Elkousy, A., Afifi, A., G., Abdelhamid, A., N Abdelqader, A., Seif-Eddeen. F., “Design analysis of solar parabolic trough thermal collectors”. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018, Vol. 82. pp.1215-1260. [31] Baniamerian, Z., and Mehdipour, R., “Studying effects of fence and sheltering on the aerodynamic forces experienced by parabolic trough solar collectors”, Journal of Fluids Engineering, 2017, Vol. 139, March, 031103,pp.1-11. [32] Baniamerian, Z., Mehdipour, R., and Kargar, F.,”A Numerical Investigation on Aerodynamic Coefficients of Solar Troughs Considering Terrain Effects and Vortex Shedding”, International Journal of Engineering (IJE),2015,Vol. 28, No. 6 , June, pp. 940-948. [33] Chris P.W. Geurts, Carine and A. van Bentum, "Wind Loads on Solar Energy Roofs", HERON, 2007 Vol. 52 ,( 3), pp. 201-222. [34] Naeeni, N. and Yaghoubi, M., "Analysis of Wind Flow Around a Parabolic Collector (1) Fluid Flow", Renewable Energy, 2007, Vol. 32 : pp. 1898–1916. [35] Naeeni N. and Yaghoubi, M., "Investigate the Aerodynamic of 2D Solar Collectors and Obtained the Aerodynamic Forces" ,Renewable Energy, 2007, Vol.32 pp. 898–916. [36]Naeeni,N. and Yaghoubi,M., "Analysis of Wind Flow Around a Parabolic Collector (2) Heat Transfer from Receiver Tube", Renewable Energy,2007, Vol.32 pp. 1259–1272. [37] Meroney, R. N. and Neff , D. E. , "Wind Effects on Roof-mounted Solar Photovoltaic Arrays: CFD and Wind-Tunnel Evaluation", The Fifth International Symposium on Computational Wind Engineering, 2010. [38] Saha, A.K, Biswas, G. and Muralidhar K., "Numerical Study of the Turbulent Unsteady Wake Behind a Partially Enclosed Square Cylinder Using RAANS". Int. J. Comput. Methods ApplMechEng ,1999, Vol.178, pp. 323–41. [39] Samareh, B. and Yaghoubi, A. " Two Dimensional Numerical Simulation of the Turbulent Wind Flow Around a Large Parabolic Solar Collector". In: Proceedings of APCWEVI, 151, Korea, 2005. [40] Yaghoubi, M. and Velayati E., "Undeveloped Convective Heat Transfer from an Array of Cubes in Cross-Stream Direction". Int. J. ThermSci.,2005, Vol.44, pp.756–765.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 694 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 340 |
||