تحلیل ارتعاشات ناشی از نیروی تراست برج توربین بادی فراساحلی با سکوی ثابت تک شمع

نیروی تراست، یکی از مهمترین نیروهای دینامیکی است که در تمام دوره ی کارکرد توربین بادی بر آن وارد می شود. روش معمول جهت تعیین پاسخ نیروی تراست، استفاده از روش اجزاء محدود است. روش اجزاء محدود اگرچه از دقت بالایی برخوردار است اما بسته به مدل سازی فونداسیون و مدل سازی تغییرات نیروی محوری در برج توربین باد، می تواند حجم محاسبات را به شکل قابل توجهی افزایش دهد. در این مقاله برای کاهش حجم محاسبات و افزایش سرعت تحلیل، بجای استفاده از روش اجزاء محدود، از روش ماتریس انتقال استفاده شده است. برای این منظور، فونداسیون توربین باد با استفاده از مدل DS، مدل سازی شده و روابط مورد نیاز جهت تعیین پاسخ نیروی تراست استخراج گردید. سپس در چندین مطالعه موردی به بررسی موارد موثر در نیروی تراست از جمله تغییرات ضریب مکش، تغییرات سرعت باد و تغییرات جرم ناسل پرداخته شده و نتایج حاصل از روش ماتریس انتقال با نتایج حاصل از روش اجزاء محدود، روش دینامیک سیستم های چند عضوی (MBD )، روش تحلیلی و داده های تجربی مورد مقایسه قرا گرفته است که علیرغم هزینه محاسباتی اندک، توافق خوبی را با نتایج فوق نشان می دهد. مطالعه انجام شده نشان می دهد که در ارتعاشات ناشی از نیروی تراست، برج توربین باد در فرکانس هایی برابر با نصف فرکانس طبیعی به تشدید می رسد. بنابراین در طراحی برج توربین باد، علاوه بر فرکانس های طبیعی، باید پاسخ برج توربین باد در فرکانس های 0.5×ωn نیز مورد مطالعه قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

برج توربین بادی فراساحلی ، نیروی تراست ، روش ماتریس انتقال ، فرکانس های طبیعی ، ضریب مکش