پروژه حاضر به بهينه سازي، طراحي و ساخت يك توربين بادي محور عمودي كلاس ساوونيوس از نوع هليكال يا پيچشي مي پردازد. در اين پروژه با يك ايده ابتكاري چالش جريان برشي در داخل توربينهاي هليكال عملا به يك فرصت جهت توليد توان بيشتر تبديل شد. پس از حل معظل تداخل جريانهاي برشي با جريانهاي متداول داخل توربينهاي ساوونيوس يك روند ابتكاري براي تعريف هندسه تيغه اين توربينها به وسيله پارامتر هاي رياضي ارائه گرديده و سپس با استفاده از تكنيكهاي استاندارد بهينه سازي و ابزارهاي ديناميك سيالات عددي پروفيل تيغه بهينه سازي شد. از جمله ايده هاي موثر ديگر در اين پروژه مي توان به ايجاد تخلخل در لايه ي دروني و بهينه سازي اندركنش جريانهاي عرضي در توربين اشاره نمود. نتايج تستهاي عددي و تجربي بر نمونه مقياس كامل نشان دهدنه افزايش كارايي توربين تا 26 درصد بود.

امروزه با افزايش پيچيدگي هاي ماموريتي يك سامانه فضايي، هزينه هاي طراحي و ساخت آن نيز به شدت افزايش يافته و همين امر سبب شده تا طراحان تلاش كنند، حتي المقدور پيش از پرتاب، از عملكرد صحيح هر يك از زيرسيستم ها اطمينان پيدا كنند. به همين منظور، استفاده از روش هاي شبيه سازي سخت افزار در حلقه كه به كاربر، اين امكان را مي دهد تا عملكرد زيرسيستم هاي سامانه فضايي را بر روي زمين بررسي نمايد، به سرعت گسترش يافته است. در اين اختراع در ابتدا با اصول كلي حاكم بر طراحي اين گونه شبيه سازها و نيز زيرسيستم هاي آن از جمله ياتاقان هوايي،حسگر، سيستم تامين انرژي آشنا ميشويم. در ادامه روند ساخت شبيه ساز سه درجه آزادي دمبلي شكل ديناميك وضعيت ماهواره و كليه زيرسيستم هاي آن به صورت مفصل مورد بررسي قرار خواهد گرفت.

فرايند آزمايش و تست واقعي در صنعت فضايي به دليل عدم دسترسي آسان به فضا، عملا ناممكن است. به منظور اطمينان از عملكرد صحيح سامانه فضايي و زيرسامانه‌هاي آن، بايد تمامي آزمايش‌ها و تست‌ها به صورت شبيه‌سازي شده و بر روي زمين صورت پذيرد. از جمله اين شبيه‌سازي‌ها، شبيه‌سازي فرايند كنترل وضعيت ماهواره است. زير سيستم كنترل و تعيين وضعيت از جمله زير سيستم‌هاي كليدي در بهره‌برداري متعالي از فضا است. مبتكرين اين طرح اقدام به ساخت شبيه‌ساز سه درجه آزادي ميزي شكل ديناميك وضعيت ماهواره نموده‌اند تا به منظور تامين نيازهاي صنعت ماهواره و همچنين نيازهاي آموزشي پرسنل و دانشجويان اين عرصه از آن بهره‌برداري شود.

مهمترين چالش‎ ‎پيش روي فرآيند احياء فوتوكاتاليستي كروم شش ظرفيتي، يافتن فوتوكاتاليست‌هايي ‏پربازده با قابليت استفاده مجدد مي¬باشد. سطح ويژه پايين و بازتركيب سريع جفت الكترون-حفره از دلايل ‏اصلي كارآيي نه‌چندان مطلوب روي اكسيد بشمار مي¬روند. يكي از راهكارها در راستاي سنتز ‏فوتوكاتاليست‌هايي كارآمد براي اين فرآيند، حصول توزيع بالايي از نانوذرات روي اكسيد بواسطه پايه¬اي با ‏خواص سطحي و ساختاري مناسب مي¬باشد. در اين اختراع، نانوكامپوزيت روي اكسيد -¬زئوليت ‏HZSM-5‎‏ ‏به روش تلقيح سنتز گرديد. بمنظور بهبود خواص سطحي و ساختاري و حل مشكل بازتركيب سريع جفت ‏الكترون-حفره و در پي آن راندمان پايين، نانو ذرات روي اكسيد بروي پايه زئوليتي تثبيت گرديد. توزيع ‏مناسب نانو ذرات روي اكسيد، وجود سايت¬هايي با قدرت جذب بالا و همچنين ساختاري مقاوم در برابر ‏خوردگي نوري از ويژگي¬هاي بارز نانوكامپوزيت مورد ادعا است كه بازده مطلوب احياء كروم (بيش از 95%) ‏را بدنبال دارد. تثبيت نانو ذرات روي اكسيد بروي پايه زئوليتي، سبب افزايش چشمگير سطح ويژه، ‏مورفولوژي يكنواخت، برهمكنش قوي پايه-فاز فعال، تشكيل نانوذرات روي اكسيد با ابعادي در حدود 40 ‏نانومتر با توزيعي بسيار باريك و بهبود قابل ملاحظه توزيع روي اكسيد مي¬شود كه منجر به پايداري بالا، ‏افزايش قابليت استفاده مجدد، تسهيل جداسازي از محلول‌هاي آبي و در نهايت افزايش راندمان احياء كروم ‏شش ظرفيتي در مقايسه با روي اكسيد خالص مي‌گردد.‏

امروزه به دليل بالا رفتن ضرايب ايمني در صنعت ساختمان ، از آتش سوزي به عنوان عنصر اصلي ايمني در اماكن ياد مي شود. عمده ترين علت گسترش حريق ها، انتقال شعله از يك نقطه به نقطه ديگر است. اين انتقال بوسيله شعله-هاي كوچك و بزرگ اتفاق مي افتد. اين محصول با استفاده از موادمعدني تاخير انداز آتش،ازايجاد شعله جلوگيري كرده ودر موازات آن با استفاده از نانوذرات سيليكاتي آب گريز، مانع از نفوذ رطوبت به بافت چوبي محصول شده، وبراي افزايش استحكام مكانيكي محصول از الياف شيشه به صورت نامنظم استفاده شده است. در اين روش بدون استفاده از واكنش شيميايي در طول توليد، محصولي ضد آتش توليد شده كه در برابر شعله مستقيم آتش مقاوم بوده وكمترين شعله اي از آن متساعد نمي¬شود. در اين محصول با استفاده از محاصره مكانيكي وفيزيكي ذرات چوبي توسط نانوذرات سيليكاتي و تاخيراندازهاي آتش ميكرونيزه وچسب هاي پليمري در كنار الياف شيشه اي محصولي ضدآب، ضدآتش و مقاوم در مقابل تخريب هاي بعد از حوادث و حشرات توليد شده است.

پوشش ايرودينايميكي مناسب بازوهاي نگهدارنده‌ي باله‌ها در توربين‌هاي محور عمودي نوع داريووس مي‌تواند نقش بسزايي در بازدهي توربين داشته باشد. در اين نوع توربين‌ها، به منظور كاهش اثر منفي ايروديناميكي بازوهاي نگهدارنده‌ي باله‌ها، از ايرفويل‌هاي مختلف استاندارد نظير NACA0015، NACA0021 و NACA0025 استفاده مي‌شود. براي نمونه در توربين ساخته شده توسط شركت McDonnell از ايرفويلNACA0015 و در توربين‌هاي ساخته شده در دانشگاه اوپسالا از ايرفويل NACA0025 براي بازوهاي نگهدانده‌ي باله‌ها استفاده شده است. با اين حال، مقدار گشتاور منفي حاصل از بازوهاي نگهدارنده‌ي باله‌ها قابل توجه است. در اين اختراع ايرفويل‌هاي جديد با هدف كاهش اثر منفي بازوهاي نگهدارنده معرفي شده است. ايرفويل‌هاي NACA0012C، NACA0018C و NACA0021C ايرفويل‌هاي جديد طراحي شده در اين پروژه هستند. اين ايرفويل‌ها به ترتيب از برش ايرفويل‌هاي استاندارد NACA0012، NACA0018 و NACA0021 از ضخيم‌ترين قسمت ايرفويل، حذف قسمت پهن ايرفيول (دماغه‌ي ايرفويل)، كپي قسمت باقي مانده، قرينه نمودن قسمت نوك تيز ايرفويل كپي شده، اتصال دو قسمت و در نهايت اسكيل نمودن آن بمنظور پوشش سازه‌ي اصلي بازوي نگهدارنده حاصل شده‌اند. بازدهي روتور با استفاده از ايرفويل‌هاي‌ جديد براي بازوهاي نگهدارنده‌ي باله‌ها در حدود 3/3% نسبت به حالت استفاده از ايرفويل رايج NACA0021 بهبود خواهد يافت.

زاويه‌ي حمله‌ي باله‌ها در توربين‌هاي بادي از اهميت زيادي برخوردار است. سيستمي كه وظيفه‌ي تغيير زاويه باله‌ها در شرايط مختلف را به‌عهده دارد سيستم پيچ‌كنترل ناميده مي‌شود. استفاده از اين سيستم در توربين‌هاي بادي محور عمودي نوع داريوس، به ويژه با هندسه‌ي V شكل با محدوديت‌هايي همراه است. در توربين‌هاي بادي محور افقي اين سيستم در داخل هاب قرار مي‌گيرد و از لحاظ ابعادي و وزني با محدوديت‌هاي كمتري مواجه است، اما در توربين‌هاي محور عمودي نوع داريوس با توجه به اينكه ريشه‌ي باله در نوك بازوي نگه‌دارنده قرار مي‌گيرد، وزن و ابعاد سيستم پيچ‌كنترل از لحاظ نيروي مركز‌گرا، گشتاور ايجاد شده بر روي بازو و اثر ايروديناميكي آن محدود مي‌شود. در اين اختراع، يك مكانيزم جديد براي پيچ‌كنترل توربين‌هاي بادي محور عمودي با هندسه‌ي V شكل طراحي شده است، كه با استفاده از كمترين پيچدگي، قادر به كنترل زاويه‌ي باله‌ها با دقت بالا باشد. در مكانيزم اين سيستم از مفصل يونيورسال سه جزئي براي تغيير زاويه‌ي همزمان و هم‌اندازه‌ي بال‌هاي هر باله استفاده شده است، كه توان مورد نياز جهت تغيير زاويه به كمك يك موتور الكتريكي و جعبه‌دنده تأمين مي‌شود. مكانيزم طراحي شده به تعداد هر باله در انتهاي بازوهاي نگهدارنده‌ي باله‌ها نصب مي‌گردد. بدين معني كه براي يك توربين محور عمودي با سه باله، وجود سه سيستم پيچ‌كنترل لازم است، كه هر يك به طور مجزا توسط مدار كامپيوتر توربين كنترل مي‌گردد. اين اختراع امكان كاهش هزينه‌ها و همچنين افزايش ايمني در توربين‌هاي بادي محور عمودي نوع داريوس با هندسه‌ي V شكل را فراهم مي‌آورد.