بررسی اثرات پارامترهای هندسی و مکانیکی توربین بادی محور افقی بر رفتار دینامیکی آن در حالت آزاد و اجباری

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 9، دوره 27، شماره 2 - شماره پیاپی 14، شهریور 1395، صفحه 113-128   

نوع مقاله: مقاله کوتاه

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/fum_mech.v27i2.25411

نویسندگان

علیرضا شوشتری^{* 1}؛ کوروش هاشمی²

¹دانشگاه بوعلی سینا همدان

²دانشگاه بوعلی سینا

چکیده

در این پژوهش از تئوری تیر جدارنازک، تغییر شکل نقطۀ دلخواهی از سازۀ توربین باد محور افقی استخراج و با روش اجزای محدود، روابط انرژی جنبشی و پتانسیل اجزای آن به‌دست آمده است. پاسخ میرای سازه در حالت ارتعاش اجباری یکبار تحت اثر نیروهای آیرودینامیکی، گریز از مرکز و اثر وزن و بار دیگر تحت تحریکات تکیه گاهی هارمونیک و اتفاقی به‌دست آمده است. از تئوری فوق، برنامه ای در نرم‌افزار متلب تهیه شده است که می تواند انواع سازه های توربین باد محور افقی را تحلیل نماید. تحلیل مدل های مختلفی از سازه اثر تغییرات طول، جنس، سرعت دورانی پره ها و سرعت وزش باد بر سازه مشخص کرده اند. مدل‌سازی و تحلیل برج سازه در نرم‌افزار انسیس نتایج پژوهش را تصدیق نموده است.

کلیدواژه‌ها

سازۀ توربین باد محور افقی؛ تئوری تیر جدارنازک؛ تحریک هارمونیک؛ تحریک اتفاقی

مراجع

1. Chopra, I. and Dugundji, J.," Nonlinear dynamic reponse of wind turbine blade", Journal of sound and vibration, Vol. 63(2): pp. 265-286, (1997).

2. El Chazly, N.M., "Static and dynamic analysis of wind turbine blades using the finite element method", Computers & Structures, Vol. 48(2): pp. 273-290, (1993).

3. Younsi, R., El Batanony, I., Tritsch, J., Naji, H. and Landjerit, B., "Dynamic study of wind turbine blade with horizontal axis", Eur. J. Mech. A/Solids, Vol. 20: pp. 241-252, (2001).

4. Baumgart, A., "A mathematical model for wind turbine blades", Journal of Sound and Vibration, Vol. 251(1):pp. 1-12, (2002).

5. Murtagh, P.J., Basu, B. and Broderick, B.M., "Along wind response of a wind turbine tower with blade coupling subjected to rotationally sampled wind loading", Engineering Structures, Vol. 27:

pp. 1209-1219, (2005).

6. Park, J.H., Park, H.Y., Jeong, S.Y., Lee, S., Shin, Y.H., and Park, J.P., "Linear vibration analysis of rotating wind turbine blade", Current Applied Physics, Vol. 10: pp. S332-S334, (2009).

7. Baxevanou, C.A., Chaviaropoulos, P.K., Voutsinas, S.G., and Vlachos, N.S., "Evaluation study of a navier stokes CFD aeroelastic model of wind turbine airfoils in classical flutter", Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamic, Vol. 96: pp. 1425-1443, (2008).

8. Hoogedoorn, E., Jacobs, G.B., and Beyene, A., "Aero elastic behavior of a flexible blade for wind turbine application: A 2D computational study", Energy, Vol. 35: pp. 778-785, (2010).

9. Wang, J., Qin D. and lim, T.C., "Dynamic analysis of horizontal axis wind turbine by thin walled beam theory", Journal of Sound and Vibration, Vol. 329, pp. 3565-3586, (2010).

10. Liu. G.R. and Quek. S.S., "The finite element method a practical course", Butterworth-Heinemann, London, England, (2003).

11. Shabana, Ahmed A., "Dynamics of multi-body system", Cambridge University Press, New York, USA (2005).

12. Radcliffe, C.W. and Sush, H., "Kinematics and Mechanisms Design", John Wiley & Sons Inc, New Jersey, USA, (1987).

13. Potter M., Wiggert D., "Fluid mechanics", The McGraw-Hill Company,Michigan, US (1976).

14. Newland, D.E., "An introduction to random vibrations, spectral and wavelet analysis", John Wiley & Sons Inc., New Jersey, USA, (1975).

15. Lutes, D.L. and Sarkani, S.H., "Random vibrations analysis of structural and mechanical systems", Elsevier, Washington, USA (2004).

16. مکانیک، ابوالقاسم، "ارتعاشات سیستم‌های مکانیکی و سازه‌ای با کاربردهای کامپیوتری"، انتشارات دانشگاه بوعلی سینا، (1382).

17. Saragoni, G.R. and Ruiz, S., "Free vibration of soils during large earthquakes", Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 29:pp. 1-16, (2009).

18. Dowell, E.H. and Hodges, D.H., "Nonlinear equation of motion for the elastic bending and torsion of twisted non-uniform rotor blades", NASA TN-7818. (1974).

19. Somers, D.M., Design and experimental results for the S809 Airfoil., NREL/SR-440-6918, 1999