Comparative Analysis of Boron-Al Metal Matix Composite and Aluminum Alloy in Enhancing Dynamic Performance of Vertical-Axis Wind Turbine

复合数 合金 涡轮机 材料科学 冶金 复合材料 结构工程 海洋工程 机械工程 工程类 化学 有机化学
作者
Abhishek Agarwal,L. Mthembu
出处
期刊:Processes [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:12 (10): 2288-2288 被引量:4
标识
DOI:10.3390/pr12102288
摘要

This study aims to assess the dynamic performance of the vertical-axis wind turbine (VAWT) with the help of conventional aluminum (Al) and the boron Al metal matrix composite (MMC). The simulations were conducted using ANSYS software and involved natural frequencies, mode shapes, a mass participation factor, and Campbell plots. The results of static structural analysis show that the boron Al MMC is vastly superior to the aluminum alloy because there is a 65% reduction of equivalent stress with a 70% reduction of deformation compared to the aluminum alloy. These results show that boron Al MMC can withstand higher loads with lesser stress; the structure remains compact and rigid in its working conditions. From the findings, it can be ascertained that employing boron Al MMC improves VAWT power, efficiency, and robustness. However, the critical speed that was established in the dynamic analysis of boron Al MMC requires extraordinary control and the use of dampening systems, thereby avoiding resonance. Overall, boron Al MMC contributes to significant enhancements in the VAWTs’ mechanical and operational characteristics; however, the material’s complete potential can be achieved only with proper maintenance and employing the correct damping techniques. Information about these two materials will allow for a better understanding of their comparative efficacy and their potential application in the further development of VAWTs.
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