بررسی رفتار توربین بادی مونوپایل با به کارگیری عناصر مرکب پر شده با بتن

نیاز روز افزون به منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر، حوزه های تحقیق و مطالعه انرژی را در سراسر کره زمین گسترش داده است. فناوری های ساخت و اجرای سازه های دریایی پیشرفته مانند توربین بادی فراساحلی برای صنعت دریایی کشور از منظر کاربردی بسیار ضرورت دارد. همچنین استفاده از مصالح مرکب در ساخت انواع سازه ها منجربه طراحی بهینه و اقتصادی می گردد. در پژوهش حاضر رفتار توربین دو لایه پرشده با بتن تحت بار باد و موج با استفاده از نرم افزار اجزا محدود ABAQUS مورد بررسی قرار گرفته است همچنین از تئوری موج خطی و روابط هیدرودینامیکی مرسوم و معادلات موریسون برای بار موج استفاده و از جریان صرف نظر شده است. خواص فشاری و کششی بتن متفاوت بوده و فولاد دو خطی در نظر گرفته شده و لغزش بین لوله فولادی و بتن لحاظ گردیده است. هدف در این تحقیق، بررسی رفتار توربین های بادی مورد استفاده در دریا با بکارگیری عناصر مرکب پر شده با بتن می باشد که برای کاربردهای مهندسی دو روش متداول به منظور تحلیل اثرات امواج سطحی روی سازه وجود دارد. در روش اول از یک موج طراحی منفرد استفاده می شود. این موج طوری انتخاب می گردد که بیانگر شرایط طوفان حدی در منطقه مورد نظر باشد. در روش دوم از بیان آماری امواج در حین شرایط طوفان حدی استفاده می شود. از آنجا که امواج عمدتا در اثر وزش باد روی سطح آب تولید می شوند، لذا بزرگ ترین امواج در یک منطقه فراساحلی در شرایط طوفانی به وجود می آیند. در این پژوهش تحلیل شبه استاتیکی توربین با مقطع پر شده با بتن از روش اول با استفاده از نرم افزار اجزا محدود ABAQUS صورت گرفته است. به منظور اطمینان از صحت مدلسازی نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده و صحت مدلسازی تایید گردیده است. تاثیر کاهش ضخامت لوله داخلی و خارجی و همچنین مقاومت مشخصه بتن بر نمودار نیرو- تغییر مکان بررسی شده است. مشاهده می شود که با کاهش ضخامت لوله داخلی، جابه جایی ناشی از موج و باد افزایش یافته و با کاهش مقاومت مشخصه بتن از 60 به 30 مگاپاسکال ، حداکثر نیروی قابل تحمل از جانب برج توربین کاهش می یابد

کلیدواژه ها:

توربین بادی ، مصالح مرکب ، مقاومت مشخصه ، نیروی موریسون ، باد