[ad_1]
Bạn đang ở đây
Cuộc thi gió trường đại học (CWC) đã sử dụng các đường hầm gió kể từ khi bắt đầu vào năm 2014 để kiểm tra các khả năng, bao gồm hiệu suất và độ bền của các tuabin gió do sinh viên thiết kế. Một đường hầm gió là một ống rỗng với một quạt mạnh ở một đầu tạo ra luồng không khí bên trong đường hầm. Hầm gió giúp các kỹ sư và nhà sản xuất thiết kế, tạo và xây dựng các sản phẩm nhanh hơn, an toàn hơn, đáng tin cậy hơn và hiệu quả hơn của tất cả các loại giống như tuabin gió.
Năm 2018, một nhóm kỹ sư, kỹ thuật viên và thợ máy tại Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL), đã thiết kế và xây dựng đường hầm gió thế hệ thứ hai (Gen2) của CWC. Đội ngũ này đã làm việc cùng nhau trên thiết kế tổng thể của đường hầm và Lee Jay Fingerersh đã xử lý hiệu suất trong khi Jason Roadman và Heidi Tinnesand cùng nhau thiết kế kết cấu và cơ khí. Các khía cạnh quan trọng khác được xử lý bởi Don Baker, Troy Boro, Bill Gage, Rob Goldhor, Jerry Hur, Dave Jager, Garth Johnson, Mark Murphy, Simon Thao, Sara Wallen và Scott Wilde, bao gồm chế tạo đường hầm, lắp ráp, nối dây và thiết bị .
Các đường hầm gió thế hệ đầu tiên là các mô hình bằng chứng chỉ dành cho mục đích sử dụng khi cuộc thi đang được thiết lập và Roadman có kinh nghiệm trước về các đường hầm gió trong quá trình học tại cả Virginia Tech và Đại học Colorado tại Boulder, vì vậy ông đã lãnh đạo dự án.
Nhóm Học viện Hàng hải thuộc Đại học bang California tập hợp trước đường hầm gió Gen2 sau khi giành giải Nhất chung cuộc tại Cuộc thi Gió trường Đại học 2018 ở Chicago. Ảnh của Werner Slocum, NREL 53758
Khả năng của các hầm gió thế hệ đầu tiên đã được kéo dài hết mức có thể dựa trên ngân sách được cung cấp, nhưng chúng bị hạn chế cả về tốc độ không khí và mô đun. Chúng tôi cần một đường hầm gió mạnh hơn để thử thách các đội sinh viên tốt hơn khi họ học được nhiều hơn trong vài năm đầu tiên của cuộc thi.
Các khả năng của hầm gió Gen2 bao gồm đo tốc độ gió, nhiệt độ, áp suất, điện áp tuabin, dòng tuabin, vòng quay của rôto mỗi phút và hướng của tuabin đối diện với gió. Trong cuộc thi, sinh viên phải chạy thử nghiệm trong đó họ chạy năng lượng do tuabin gió mô hình tạo ra thông qua hệ thống tải do CWC cung cấp trong khi lưu trữ năng lượng dư thừa trong một ultracapacitor. Hầm gió giám sát trạng thái của cả hai hệ thống và có thể kiểm soát xem tuabin có được kết nối với chúng hay không. Toàn bộ phần thử nghiệm của hầm gió này được làm từ polycarbonate rõ ràng cho phép sinh viên và nhà tổ chức xem mô hình tuabin gió đang được thử nghiệm.
Đội ngũ kỹ thuật đã thiết kế và xây dựng đường hầm gió CWC Gen2 phải xem xét cách đường hầm sẽ được vận chuyển đến các sự kiện. Thiết bị này là mô-đun và ngồi trên bánh xe lớn để kéo. Ảnh của Werner Slocum, NREL 53644
Làm thế nào để một đội kỹ thuật tạo ra một đường hầm gió? Nó tuân theo cùng một quy trình, hầu hết các dự án kỹ thuật đều theo sát và các sinh viên cùng quy trình được khuyến khích sử dụng khi thiết kế tua-bin gió để cạnh tranh tại CWC. Roadman giải thích quá trình theo ba giai đoạn:
- Thiết kế ý tưởng, đây là giai đoạn động não. Nó thường liên quan đến việc tính toán ngược (các kỹ sư hình ảnh trong một nhà hàng vẽ trên khăn ăn cocktail). Tính toán rất cơ bản có thể được thực hiện.
- Thiết kế sơ bộ Các tính toán kỹ thuật ban đầu được sử dụng để phạm vi thiết kế và một khái niệm duy nhất được chọn để tiến lên phía trước. Giai đoạn này bao gồm các tính toán để xác định xem thiết kế có thực sự khả thi với các phương pháp sản xuất và phần cứng có sẵn hay không. Các thành phần và phần cứng sẽ có nguồn gốc trong giai đoạn này và phương pháp sản xuất sẽ được xác định, nhưng không phải mọi đai ốc và bu lông sẽ được chỉ định.
- Thiết kế chi tiết Các tính toán kỹ thuật chi tiết và, có khả năng, mô phỏng được sử dụng để chỉ định đầy đủ thiết kế. Các tính toán cần được thực hiện đủ chi tiết để chứng minh rằng thiết kế có các yếu tố an toàn phù hợp được tích hợp. Bản vẽ thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) thường được tạo ra. Các thành phần được chỉ định đầy đủ với mỗi đai ốc và bu-lông, và tất cả phần cứng, phương pháp sản xuất và nhà cung cấp được hoàn thiện. Khi giai đoạn này hoàn thành, các kỹ sư có thể tin tưởng rằng sản phẩm sẽ hoạt động như dự định; họ có một quy trình đầy đủ chi tiết về cách sản xuất tất cả các thành phần và cách lắp ráp sản phẩm. Thông thường, một đánh giá thiết kế cuối cùng được tiến hành trong đó các kỹ sư ít tham gia vào quá trình kiểm tra lại tất cả các tính toán quan trọng và đảm bảo không có gì bị bỏ sót. Tùy thuộc vào quy mô của dự án, đánh giá thiết kế cũng có thể xảy ra vào cuối giai đoạn khái niệm và sơ bộ.
Là một phần của quy trình kỹ thuật, nhóm đã bắt đầu với một ý tưởng thiết kế và tạo ra một thiết kế CAD trong giai đoạn thiết kế của đường hầm. Đồ họa của Jason Roadman, NREL
Sau giai đoạn thiết kế chi tiết, chúng tôi hoặc sản xuất các bộ phận cần thiết trong nhà hoặc ký hợp đồng phụ. Tất cả các phần cứng đã được đặt hàng. Khi các thành phần bắt đầu đến phòng thí nghiệm, quá trình lắp ráp bắt đầu.
Troy Boro sử dụng máy móc hạng nặng để nâng đường hầm lên khỏi mặt đất để tiếp tục quá trình lắp ráp. Ảnh của Jason Roadman, NREL
Sau khi được lắp ráp, để vận hành đường hầm gió, một phương pháp phân loại đã được sử dụng để kiểm tra dần dần các giới hạn và khả năng của hầm gió, giải quyết mọi thiếu sót. “An toàn là tối quan trọng ở giai đoạn này bởi vì phần cứng đã được vận hành theo cách này lần đầu tiên,” Roadman nói. Sau khi đưa vào vận hành, một giai đoạn sửa đổi thường diễn ra, trong đó sản phẩm được cải tiến thêm và các điểm yếu được khắc phục.
Nhờ đội ngũ kỹ sư và kỹ thuật viên không mệt mỏi này, CWC có một đường hầm gió sẽ phục vụ sinh viên cạnh tranh trong cuộc thi trong nhiều năm tới.
[ad_2]
Source link