การวิเคราะห์โครงสร้างกังหันลมขณะหมุนด้วยพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ

บทคัดย่อ

ในปัจจุบันพลังงานทางเลือกได้เข้ามามีบทบาทในชีวิตประจำวันของมนุษย์เพิ่มมากขึ้นและจากแนวโน้มการใช้พลังงานทางเลือกของโลกพบว่า ลมเป็นแหล่งพลังงานที่มีความนิยมอันดับต้นๆ และ ยังคงมีการเติบโตอย่างต่อเนื่อง ด้วยเหตุดังกล่าวทำให้การศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างกังหันลมนั้นมีความน่าสนใจ ในงานวิจัยนี้จึงทำการวิเคราะห์แรงจากกระแสลมที่กระทำต่อตัวกังหันขนาด 5 MW ซึ่งเป็นขนาดที่นิยมใช้ในภาคอุตสาหกรรมผลิตพลังงานไฟฟ้า พิจารณาสภาวะที่กังหันลมสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้มากที่สุดที่ความเร็วลม 11.4 เมตรต่อวินาที ณ รอบความเร็วการหมุนกังหัน 12 รอบต่อนาที โดยในการวิจัยได้แบ่งการวิเคราะห์ออกเป็น 2 ขั้นตอน ในขั้นตอนแรก ผู้วิจัยได้สร้างแบบจำลองโครงสร้างที่มีความละเอียดสูงโดยพิจารณาการหมุนของใบพัดกังหันไปพร้อมกันซึ่งจะมีความละเอียดถูกต้องมากยิ่งขึ้นในเชิงพฤติกรรม ซึ่งผลของแรงลมที่เกิดจากการไหลผ่านของอากาศกระทำต่อแบบจำลองด้วยการวิเคราะห์พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ Computational Fluid Dynamics (CFD) พบว่ามีค่าใกล้เคียงกับงานวิจัยในอดีต ดังนั้นผู้วิจัยจึงได้นำผลของแรงลมที่ได้จากการวิเคราะห์ในขั้นต้นมาวิเคราะห์โครงสร้างเสากังหันที่ใช้ในภาคอุตสาหกรรมลมที่ความหนาเหล็กที่แตกต่างกันโดยใช้แบบจำลองอย่างง่าย (Simplified structural model) ซึ่งจากการศึกษาพบว่าโครงสร้างเสากังหันที่นิยมใช้ในปัจจุบันมีความแข็งแรงเพียงพอภายใต้เงื่อนไขแรงลมดังกล่าว