research centers


Search results: Found 6

Listing 1 - 6 of 6
Sort by

Article
Time Domain Simulation of Wind Shear and Tower Shadow in Wind Turbines
محاكاة نطاق الزمن لتأثير القص ووجود البرج على توربينات الرياح

Authors: Farouk O. Hamdoon --- Mohammed I. Abu-Tabikh --- Mauwafak A. Tawfik
Journal: Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا ISSN: 16816900 24120758 Year: 2014 Volume: 32 Issue: 4 Part (A) Engineering Pages: 873-885
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Loading...
Loading...
Abstract

This paper presents an aerodynamic analysis of a three-bladed wind turbine using unsteady Blade Element Momentum (BEM) method. A MATLAB code has been written to perform the analysis in which a simulation model for a wind speed acting on a wind turbine rotor plane was used considering the effect of wind shear and tower shadow. Results obtained from the analysis have proved that tower shadow and wind shear contribute to periodic fluctuations in loads and mechanical power of a wind turbine .The frequency of the periodic fluctuations is n times the blade rotational frequency p, where n is the number of blades. For three- bladed wind turbine, this inherent characteristic is known as 3p effect. Furthermore, as the aerodynamic loads change periodically due to wind shear and tower shadow, this may have a large effect on output power quality and fatigue life of the blade. Hence, the loads analysis in this paper may be applicable to the improving power quality and design analysis of the wind turbine.

يتناول البحث الحالي تحليلا للقوى الأيروديناميه لتوربينات الرياح ذات الثلاث شفرات بأستخدام برنامج (MATLAB) وأعتمادا على نظرية (Blade Element Momentum) . حيث تم أستخدام موديل رياضي لسرعة الرياح المؤثره على التوربين تحت تاثير القص ووجود البرج . أثبتت النتائج المستحصله من التحليل بأن تاثير القص والبرج على الرياح يسهم في التقلبات الدوريه للأحمال والقدره الميكانيكيه للتوربين، اذ تعد هذه التقلبات الدوريه ظاهره متأصله في توربينات الرياح و التي تعرف بتأثير np)) حيث n هي عدد الشفرات و p هي التردد الدوراني للشفره . وبذلك فأن هذا التأثير يدعى بتأثير 3p في التوربينات ذات الثلاث شفرات . وعلاوة على ذلك فأن التغير الدوري للأحمال الايروديناميه والقدره الميكانيكيه بفعل تأثير القص والبرج على سرعة الرياح قد يكون له تأثيرا كبيرا على نوعية القدره وعمر الكلال للشفرات. وبالتالي، فمن الممكن تطبيق التحليل الحالي للاحمال في تحسين نوعية القدره الخارجه وفي الحسابات التصميميه لعمر الكلال للشفرات.


Article
Vibration Based - Crack Detection in Simplified Wind Turbine Blades Using Artificial Neural Networks
أستخدام أساسيات ألأهتزازات في الكشف عن الشقوق في شفرات توربين الرياح بتقنية الشبكات العصبيه الأصطناعيه

Authors: Mauwafak A. Tawfik --- Mohammed I. Abu-Tabikh --- Farouk O. Hamdoon
Journal: Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا ISSN: 16816900 24120758 Year: 2014 Volume: 32 Issue: 8 Part (A) Engineering Pages: 2056-2069
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Loading...
Loading...
Abstract

Wind turbine blades are complicated components for inspection by non-destructive techniques because they are multi-layered, have variable thickness and are made of anisotropic materials. This paper proposes the use of Artificial Neural Networks (ANN) for the detection of crack location and crack depth in wind turbine blades. Wind turbine blade is approximated by a laminated composite, cantilever tapered beam with a transverse open surface crack. The natural frequencies which are influenced by crack specifications are obtained by a Finite Element Method (FEM) via ANSYS software. Experimental setup has been developed to validate the results obtained from the finite element software ANSYS. The numerical data obtained from (FEM) are then used to train a feed-forward back propagation neural network using Matlab environment. The input parameters to the neural network are the first three relative natural frequencies, while the output parameters are the relative crack depth and relative crack location. Simulations are carried out to test the performance and the accuracy of the trained network by comparing the results for the crack depth and crack location obtained from (ANN) with those obtained from (FEM). The simulation results show that the proposed Artificial Neural Network can precisely detect the crack location and crack depth.

أن أستخدام التقنيات اللاأتلافيه لفحص شفرات توربينات الرياح يعد معقدا للغايه لكون هذه الشفرات متعددة الطبقات ، ولها سمك متغير ومصنوعه من مواد ذات خواص متباينه. يقترح البحث الحالي استخدام الشبكات العصبيه الأصطناعيه في الكشف عن موقع وحجم الشقوق في شفرات توربينات الرياح . تم في هذا البحث تمثيل الشفره بعتبه كابوليه مستدقه ومصنوعه من مواد متراكبه متعددة الطبقات و تحتوي على شق عرضي مفتوح . تم الحصول على الترددات الطبيعيه للشفره التي تتأثر بطبيعة الشق من خلال طريقة العناصر المحدده باستخدام البرنامج ANSYS)) والتي تم التحقق من صحتها عمليا .وتم أستخدام البيانات العدديه المستحصله من طريقة العناصر المحدده في تدريب الشبكه العصبيه ذات التغذيه الأماميه من خلال بيئة الماتلاب. ان متغيرات الأدخال للشبكه العصبيه هي أول ثلاث ترددات طبيعيه للشفره بيمنا تكون مخرجات الشبكه العصبيه هي الموقع والعمق النسبي للشق المناظره لتلك الترددات المدخله. تم تنفيذ عملية محاكاة لأختبار أداء ودقة الشبكه العصبيه المقترحه من خلال مقارنة النتائج المستحصله من الشبكه العصبيه مع تلك المستحصله من خلال طريقة العناصر المحدده.أثبت نتائج المحاكاة بأن الشبكه العصبيه الأصطناعيه المقترحه قادره على كشف موقع وعمق الشق بدقه عاليه.


Article
EFFECT OF MODE OF ROTATION AND SPEED ON THE PRESSURE FIELD AND AXIAL THRUST OF INDUSTRIAL CENTRIFUGAL FAN
تأثير حالة الدوران على مجال الضغط وقوة الدفع المحوري لمروحه طرد مركزي صناعي

Authors: Mauwafak A. Tawfik --- Mohammed I. Abu-Tabikh --- Adil A. Nayeeif
Journal: Journal of Engineering and Sustainable Development مجلة الهندسة والتنمية المستدامة ISSN: 25200917 Year: 2016 Volume: 20 Issue: 2 Pages: 100-114
Publisher: Al-Mustansyriah University الجامعة المستنصرية

Loading...
Loading...
Abstract

Centrifugal fans are used widely in most of the manufacturing processes for ventilating and/or air conditioning the working areas. Because of relatively limited documentation on the design of this type of fans, experimental and theoretical works are investigated in this paper for forward backward centrifugal fan to calculate the average dynamic pressure and axial thrust forces at different speed conditions. The flow in centrifugal fan is highly complex with taking place on the impeller .The centrifugal fan simulated using computational fluid dynamic (CFD) approach. Flow in centrifugal fan with duct is simulated by Navier – Stokes equation and performance curved are obtained. Most of companies creates in 3D model in Solid works version 2013 and the conduct analyses by the CFD programs. At first step , an experimental step was developed and prototypes of impeller was made to carry out at the south Baghdad power plant for the sake of flow measurements and next , computational fluid dynamics model was developed for the above step and the result are validated with experimental measurement. Fine mesh is generated for centrifugal fan with duct in GAMBIT programs to carry out analyses for whole computational domain in fluent programs. Further parametric studies were carried out to calculate the average dynamic pressure when rotating the impeller backward and forward rotation modes. The parameter considered in this study are changing in dimension of outlet duct at different speeds. Finally, the result shows Increasing the speed of motor caused increasing in the average dynamic pressure is (98.43% (at outlet and on the blade of the impellers .The average of dynamic pressure for forward rotation mode is (61.83%) greater than that of backward direction mode .The results exhibited that the maximum discrepancy between the experimental and numerical is (9.8%) for backward rotating and (10.44%) for forward direction at different speed. The magnitude of dynamic axial thrust forces in the z – direction are maximum for forward rotation mode compared with another rotation mode because the differences in pressure on the impeller fan. The experimental and theoretical results are in well agreement, with the (CFD) model developing .Benefit from the results of this research in the influence guess bearings on the vibration characteristics of the system

تمت مناقشه الجانب العملي والنظري لمروحه الطرد المركزي بالاتجاهين الامامي والخلفي لحساب معدل الضغط الدينامكي والقوة المحوريه ولسرع دورانيه مختلفه . يكون الجريان في مروحه الطرد المركزي معقده جداً في حاله اخذ المروحه (Impeller ) . تمت المحكاه مروحه الطرد المركزي باستخدام برنامج (CFD) ، في حين تم محكاه الجريان في مجري المنظومه باستخدام معادلات (Navier – Stockes ) وتم الحصول على منحنيات الكفاءة . تم بناء معظم الاجزاء باستخدام برنامج (Solid works 2013) . تم البدء بالعمل في ورشه تقع في محطه جنوب بغداد البخاريه لقياس جريان الهواء عبر المجرى (Duct) ومقارنته مع النتائج النظريه الحاصله من برنامج (CFD) والنتائج كانت متطابقه . تم بناء المنظومه وتكوين الشبكه الدقيقه (Fine mesh) باستخدام برنامج (Gambit) لكافه المجالات في برنامج (Fluent) . اجريت المزيد من الدراسه وتنفيذها لحساب معدل الضغط الدينامكي عندما تكون حاله الدوران بالاتجاهين الامامي والخلفي . واخيراً اظهرت نتائج البحث على ان معدل الضغط الينامكي يزداد مع زياده السرع الدورانيه وتكون قيمته في حاله الدوران الامامي اكبر مما لو كانت السرع بالاتجاه الخلفي ، وكذلك اظهرت تطابق بين النتائج الجانب العملي والجانب التحليلي اذا تصل اعلى قيمه فرق بين النتائج الى (9.8%) في حاله الدوران الامامي بينما تصل قيمه الانحراف الى (10.44%) في حاله الدوران الخلفي .اما فيما يخص القوة المحوريه باتجاه (Z) اعلى ما يمكن في حاله الدوران الامامي مقارنته بالدوران الخلفي .


Article
Influence of Flap Angle on the Aeroelastic Behavior of Wing- Flap Configuration Using Fully Coupled Structure-Fluid Interaction Model

Authors: Mauwafak A. Tawfik --- Mohammed I. Abu-Tabikh --- Hayder S. Abd Al-Amir
Journal: Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا ISSN: 16816900 24120758 Year: 2011 Volume: 29 Issue: 7 Pages: 1290-1307
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Loading...
Loading...
Abstract

The influence of trailing edge flap angle on the aeroelastic behavior of a vibratingwing-flap configuration is investigated in this work. For this purpose an aeroelasticnumerical model with fully coupled structure-fluid interaction is developed. The flowand structural solvers are coupled via successive iterations within each physical timestep. The aerodynamic model is based on a hybrid unsteady panel method which is stilla good approach to calculate the unsteady loads. While the nonlinear plate equationsolved by an assumed mode method is used to represent the structure wing model. Theresults for a vibrating rectangular wing-flap configuration in low subsonic attachedflow are presented, including the effect of flap angle on the unsteady pressurecoefficient, time history of lifting coefficient and aeroelastic behavior of the wing.These results clearly show the effect of strong structure-fluid interaction and illustratethe utility of the present model which may be used in the preliminary stage of the wingdesign.


Article
Experimental and Theoretical Investigation of Micro Pin Fins Heat Exchanger Used in Convective Cooling Application
دراسة عملية ونظرية لمبادل حراري صغير ذو زعانف أبرية يستخدم في تطبيقات التبريد بالحمل

Authors: Auday.A.Abbo --- Mohammed I. Abu-Tabikh --- Kutaeba J. AL-Khishali
Journal: Engineering and Technology Journal مجلة الهندسة والتكنولوجيا ISSN: 16816900 24120758 Year: 2010 Volume: 28 Issue: 17 Pages: 5581-5602
Publisher: University of Technology الجامعة التكنولوجية

Loading...
Loading...
Abstract

Experimental and theoretical investigations of flow and thermal performance of an annular pin fin heat exchangers exposed to constant heat flux have been preformed. A special test rig was designed and built for this purpose. The main test section is an annulus of radius ratio (0.85) containing 10 rows of 1mm diameter pins with 5 pins ineach row. The range of cooling air Reynolds number based on the hydraulic diameter of the channel, is (6774 to 11120). In the Theoretical part the well known Fluent (6.3)package was used for solving the governing equations for flow and Energy equation for heat transfer with RNG k-ε turbulence model. Results showed that the pin fins enhanced the heat transfer by a factor of (1.31 to 1.42) and increased the friction factor by (3 to 4) times compared to the one obtained for smooth annular channel without pins. A Nusselt-Reynolds correlation was obtained from the experimental datavalid in the Reynolds number range studied. Reasonable agreement between the experimental and theoretical results was obtained with average difference (5%) over the Reynolds number range. The overall thermal performance obtained was larger than (1).

تمت دراسة الجريان وانتقال الحرارة عمليا و نظريا في مبادل حراري حلقي ذو زعانف أبرية معرض إلى فيض حراري ثابت. تم تصميم وتنفيذ جهاز مختبري متكامل لهذا الغرض يتضمن مقطع اختبار على شكل قناة حلقية ذات نسبة أنصاف أقطار ( 0.85 ) تحتوي على 10 صفوف من 1 مرتبة بواقع 5 زعانف في كل صف. عدد رينولدز لهواء التبريد تراوح mm زعانف أبرية بقطر لحل المعادلات FLUENT( ضمن المدى ( 6700 إلى 11120 ). تم استخدام تقنية برمجيات ( 6.3 أظهرت النتائج أن .(RNG k-ε) الحاكمة للجريان وانتقال الحرارة مع استخدام نموذج الاضطراب الزعانف الابرية تحسن من انتقال الحرارة بواقع ( 1.31 إلى 1.42 ) وتزيد من معامل الاحتكاك ( 3 إلى 4) مرات بالمقارنة مع قناة حلقية ملساء بدون زعانف. تم الوصول إلى معادلة تجريبية تربط عدد ناسلت مع عدد رينولدز نافذة المفعول ضمن مدى عدد رينولدز المحدد في التجارب. وتم الوصول إلى توافق معقول بين النتائج النظرية والعملية بمعدل فارق بين الاثنين بنسبة (% 5). معامل .( الأداء الحراري الكلي للمبادل كان اكبر من (


Article
Aeroelastic Behavior of a Wind Turbine Blade by a Fluid -Structure Interaction Analysis
تحليل سلوك المرونه الهوائيه لشفرة توربين رياح بأستخدام نموذج للتداخل التام بين المائع والهيكل

Loading...
Loading...
Abstract

In this paper, a numerical model for fluid-structure interaction (FSI) analysis is developed for investigating the aeroelastic response of a single wind turbine blade. The Blade Element Momentum (BEM) theory was adopted to calculate the aerodynamic forces considering the effects of wind shear and tower shadow. The wind turbine blade was modeled as a rotating cantilever beam discretized using Finite Element Method (FEM) to analyze the deformation and vibration of the blade. The aeroelastic response of the blade was obtained by coupling these aerodynamic and structural models using a coupled BEM-FEM program written in MATLAB. The governing FSI equations of motion are iteratively calculated at each time step, through exchanging data between the structure and fluid by using a Newmark’s implicit time integration scheme. The results obtained from this paper show that the proposed modeling can be used for a quick assessment of the wind turbine blades taking the fluid-structure interaction into account. This modeling can also be a useful tool for the analysis of airplane propeller blades.

يتناول البحث الحالي تحليلا لسلوك المرونه الهوائيه لشفرة توربين رياح من خلال بناء نموذج عددي يعتمد مبدأ التداخل التام بين المائع والهيكل. أستخدمت طريقة زخم عنصر الشفره في حساب الأحمال الأيروديناميه المؤثره على شفرة توربين الرياح تحت تأثير القص ووجود البرج . كما تم تمثيل الشفره بعتبه كابوليه دواره بأستخدام طريقة العناصر المحدده في حساب الاهتزازات الناتجه. تمت دراسة أستجابه المرونه الهوائيه للشفره من خلال بناء برنامج حاسوبي بأستخدام الماتلاب يربط بين النموذج الرياضي للقوى الأيروديناميه ونموذج أهتزاز الهيكل من خلال تبادل البيانات بين النموذجين عند كل خطوه زمنيه بصوره تكراريه و بأستخدام طريقة (Newmark) للتكامل الزمني لمعادلات الحركه. أظهرت النتائج المستحصله أمكانية أستخدام النموذج المقترح في أجراء تقييم سريع لشفرات توربين الرياح تحت تأثير التداخل بين المائع والهيكل. كما يمكن الأستفاده من النموذج الحالي في تحليل المرونه الهوائيه لشفرات الطائرات المروحيه.

Listing 1 - 6 of 6
Sort by
Narrow your search

Resource type

article (6)


Language

English (5)

Arabic and English (1)


Year
From To Submit

2016 (1)

2014 (2)

2013 (1)

2011 (1)

2010 (1)