بررسی تأثیر نیروهای آیرودینامیک بر عملکرد توربین بادی شناور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی دریا دانشگاه علوم و فنون دریایی خرمشهر

2 دانشکده محیط زیست دانشگاه تهران

چکیده

امروزه تقاضا برای انرژی تجدیدپذیر و قابل اطمینان به دلیل گرمایش جهانی، آلودگی محیط زیست و بحران انرژی موضوع بسیار با اهمیت در مهندسی دریا می‌باشد. با توسعه و پیشرفت علم، توربین‌های بادی برای استحصال انرژی از باد مورد استفاده قرار گرفتند. تا کنون تحقیقات گسترده‌ای در خصوص استحصال انرژی از توربین‌های بادی صورت گرفته است ولی پژوهش در مورد توربین‌های بادی شناور در حوزه مهندسی دریا به دلیل پیچیدگی رفتار رینامیکی آن کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، هدف بررسی تأثیر نیروهای آیرودینامیکی بر رفتار دینامیکی توربین بادی شناور می-باشد بدین منظور و جهت دستیابی به اهداف تحقیق اقدام به تعریف سناریو و اجرای مدل عددی مربوطه در نرم افزار متلب گردید. در این تحقیق، یک مدل با سه درجه آزادی از جسم با در نظر گرفتن حرکت اویلر در نظر گرفته شد و نیروهای آیرودینامیک از تئوری مومنتوم المان تیغه (BEM)، محاسبه گردید از آنجائیکه نیروهای آیرودینامیکی تابع سرعت و مکان سازه می‌باشند لذا محاسبه این نیروها و حل معادلات حرکت به صورت همزمان انجام پذیرفت. نتایج حاصل از تحقیق نشان می‌دهد که نیروهای غالب محیطی وارد بر این سازه عمدتاً آیرودینامیکی بوده و همچنین نشان داده شده است که فرکانس غالب تحریک نیروی آیرودینامیکی با فرکانسهای طبیعی سازه فاصله داشته که این خود پایداری سازه را ایجاد می کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Baruh, H. 1999. Analytical dynamics. Boston: WCB/McGraw-Hill press. 559-563.
Henderson, A. R., Leutz, R and  Fujii, T. 2002. Potential for floating offshore wind energy in Japanese waters.
Jonkman, J. M. 2007. Dynamics modeling and loads analysis of an offshore floating wind turbine. ProQuest.
Jonkman, J. M. 2009. Dynamics of offshore floating wind turbines—model development and verification. Wind energy, 12(5), 459-492.
Karimirad, M., & Moan, T. 2011. Wave-and wind-induced dynamic response of a spar-type offshore wind turbine. Journal of waterway, port, coastal, and ocean engineering, 138(1), 9-20.
Larsen, T. J., & Hanson, T. D. 2007. A method to avoid negative damped low frequent tower vibrations for a floating, pitch controlled wind turbine. In Journal of Physics: Conference Series 75(1).  IOP Publishing.
Mahpeykar,M. Sadrinasab,M. Bakhtiari,M and Shahnikaramzadeh,N. The Investigation of Energy Production from Tidal Potential in Experimental Scale (Doragh estuary case study). 2016. Journal of Marine Science and Technology. 15(3).116-125.(In Persian).Movahedinia,R. Mir Abdolhamid,M and Pourzeinali,S.2015. ASSESSMENT OF FIXED JACKET PLATFORM USING INCREMENETAL WAVE ANALYSIS. Journal of Marine Science and Technology. 14(4).98-107. .(In Persian).
Manwell, J. F., McGowan, J. G., and  Rogers, A. L. 2010. Wind energy explained: theory, design and application. John Wiley & Sons.
Savenije, L. B. 2009. Modeling the dynamics of a spar-type floating offshore wind turbine (Doctoral dissertation, TU Delft, Delft University of Technology).
Sclavounos, P., Tracy, C., & Lee, S. 2008. Floating offshore wind turbines: Responses in a seastate pareto optimal designs and economic assessment. In ASME 2008 27th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering. American Society of Mechanical Engineers. 31-41.
Sclavounos, P. D., Lee, S., DiPietro, J., Potenza, G., Caramuscio, P., & De Michele, G. 2010.Floating offshore wind turbines: tension leg platform and taught leg buoy concepts supporting 3-5 MW wind turbines. In European Wind Energy Conference EWEC .
Spera, D. 1998. Wind turbine technology–fundamental concepts of wind turbine technology.