3049-103137

نشریه مهندسی دریــا سال دهم/ شماره19 / بهار و تابستان1393(46-33)

شبیه سازي آیروهیدروالاستیک توربین بادي با سکوي کرجی وار
مهدي بقائی1*، حسین شاهوردي2، سید محمود هاشم ینژاد3

1کارشناس ارشد هوافضا دانشکده مکانیک و هوافضا دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران؛ [email protected]
2 استادیار، دانشکده هوافضا دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران؛[email protected] 3 استادیار، پژوهشگاه مواد و انرژي، کرج؛ [email protected]
5242569858248

1268732112263

Downloaded from marine-eng.ir at 17:10 +0330 on Monday October 30th 2017

Downloaded from marine-eng.ir at 17:10 +0330 on Monday October 30th 2017

اطلاعات مقاله

چکیده

چکیده

در این مقاله از سیستمی چند جسمی در محیط نرم افزار ADAMS براي مدل سازي رفتار غیرخطی توربین بادي با کرجی شناور تحت باد و موج تصادفی استفاده شده است. براي بارگذاري ناشی از باد ،داده هاي باد متلاطم توسط نرم افزار TurbSim استخراج و از ماژول AeroDyn براي محاسبه نیروهاي برا و پساي پره هاي توربین استفاده شده است. بارهاي هیدرودینامیکی در حوزه زمان با استفاده از ماژول HydroDyn استخراج و محاسبه گردیده اند. مدل محاسباتی موجود در این ماژول شامل سختی هیدرواستاتیکی خطی، پساي لزجت غیرخطی ناشی از سینماتیک موج برخوردي، جرم افزوده و سهم استهلاك تشعشع موج خطی می باشد با برقراري اتصال این ماژول ها با محیط حل گر نرم افزار ADAMS شبیه سازي آیروهیدروالاستیک توربین بادي کرجی وار در حوزه زمان حاصل شده است. نتایج حاصل از شبیه سازي حاضر با نتایج نرم افزار FAST مقایسه شده است. عمومیت تحلیل انجام یافته این اطمینان را می دهد که ابزار شبیه سازي براي تحلیل گونه هاي دیگر توربین بادي، سکوي نگهدارنده و ااَشکالَشکال سامانه مهار قابل بکارگیري است. تاریخچه مقاله:
تاریخ دریافت مقاله: 07/10/1392 تاریخ پذیرش مقاله: 13/05/1393 تاریخ انتشار مقاله: 31/06/1393

کلمات کلیدي:
توربین بادي شناور دینامیک چند جسمی سکوي کرجی وار آیروهیدروالاستیک

Aero-Hydro-Elastic Simulation of Barge Wind Turbine

Mehdi Baghaee1*, Hossein Shahverdi2, Seyyed Mahmoud HashemiNejad 3

1 Graduated MSc., Department of Aerospace and Mechanical Engineering, Science and Research, Islamic Azad University,
Tehran, Iran 2 Assistance Professor, Department of Aerospace Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran; [email protected]
3 Assistance, Professor, Material and Energy Research Center, Karaj, Iran; [email protected]

ARTICLE INFO

ABSTRACT

ARTICLE INFO

ABSTRACT

Article History:
Received: 28 Dec. 2013
Accepted: 4 Aug. 2014
Available online: 22 Sep. 2014 In this paper a multi-body system of barge type wind turbine under stochastic wave and wind has been modeled within MSC ADAMS. For wind loading, the stochastic turbulent wind data have been extracted using TurbSim software.Also, the AeroDyn module has been used for calculating lift and drag forces on the blades of turbine.. The

Keywords:
Floating wind turbine,
Multi-body Dynamics, Tension Leg Platform, Aero-hydro-elastic.
hydrodynamic loads have been calculated using HydroDyn module within time domain. It composed of hydrostatic restoring; nonlinear viscous drag from incident wave kinematics; the added mass and damping contributions from linear wave radiation, including free surface memory effects and the incident wave excitation. By linking these modules with ADAMS/Solver milieu, the time domain, aero-hydroelastic simulation of Barge type wind turbines has been achieved. The derived results have been compared with FAST’s outputs. The comparison shows the prosperity and accuracy of implemented analysis. The generality of analysis ensures that the simulation tool is applicable for any other types of the wind turbine, floating support platform, and mooring system configurations.
1268732112263

Downloaded from marine-eng.ir at 17:10 +0330 on Monday October 30th 2017

Downloaded from marine-eng.ir at 17:10 +0330 on Monday October 30th 2017

1-مقدمه
توربین هاي بادي شناور یکی از ابزارهاي جدید مهار انرژي هاي تجدیدپذیر در جهان می باشند. با توجه به مسائل جوي و جغرافیایی در دریا از قبیل بالا بودن شدت و پیوستگی سرعت باد با کمترین میزان تلاطم و برش در دریا نسبت به خشکی، نبود محدودیت مکانی براي نصب و راه اندازي به علت وسعت زیاد دریاها و برطرف شدن اغتشاشات سمعی و بصري با نصب آنها در فواصل مناسب و دور از مناطق مسکونی، استفاده از این نوع توربین ها براي تولید انرژي الکتریکی جنبه اقتصادي پیدا کرده است .براي مهار انرژي باد موجود در دریاها و آبهاي فراساحل توسط توربین هاي بادي، باید آنها را در دریاها مستقر کرد. بر این اساس نصب توربین هاي بادي در دریاها را می توان از دو دیدگاه بررسی کرد .
دیدگاه اول نصب سازه این توربین ها در آبهاي کم عمق و دیدگاه دوم مربوط به آبهاي عمیق است. در آبهاي کم عمق (کمتر از 60 متر)، پایه برج این توربین ها همانند توربین هاي زمین پایه به کف دریا متصل می شود. براي آبهاي عمیق این روش جنبه اقتصادي و عملیاتی ندارد و بنابراین توربین هاي بادي بایستی بر روي سکوهاي شناور مخصوصی نصب شوند تا روي سطح دریا شناور و پایدار باقی مانده و نیز ضمن داشتن سازگاري هاي لازم با محیط اطراف خود به بهترین وجه انرژي باد را به انرژي الکتریکی تبدیل کنند.
توربین هاي بادي شناور بر اساس نوع سکویی که به آن متصل می باشند به سه گروه تقسیم می شوند: سکوي پایه کششی1 (TLP)، سکوي ستون شناور2 و سکوي کرجی وار3 . سکوي پایه کششی پایداري استاتیکی خود را با استفاده از خطوط مهاري4 کششی (کابل ها) و نیروي شناور حاصل از وجود مخزن در ته برج بدست می آورد، سکوي ستون شناور نیز که با استفاده از کابل هاي متصله به آن و کف دریا مهار می شود، پایداري استاتیکی خود را با ترازمندي پایین آوردن مرکز جرم مجموعه زیر مرکز شناوري آن به دست می آورد و سکو هاي کرجی وار نیز مانند یک کرجی روي آب شناور می باشند و حرکات آنها توسط کابل هاي متصله به آن و کف دریا مهار و نیز از طریق مساحت صفحه آب5 (مساحت کرجی) به پایداري می رسند که در این مقاله نیز به آن پرداخته شده و در شکل 1 نمایش داده شده است .
برخلاف توربین بادي زمین پایه، در محیط دریا بارهاي اعمالی دیگري نیز وجود دارند و لذا رفتار دینامیکی متفاوتی از سازه توربین انتظار می رود. بارهاي هیدرودینامیکی ناشی از تفرق موج6 و تشعشع سکو7، از منابع جدید نیروها در این حالت می باشند، که چالش هاي سخت و جدیدي را براي تحلیل توربین هاي بادي به همراه دارند. در تحلیل این توربین ها لازم است اندرکنش دینامیکی بین حرکت هاي سکوي نگهدارنده، توربین بادي و سامانه مهار در نظر گرفته شود.



قیمت: تومان

دسته بندی : مهندسی دریا و بندر

دیدگاهتان را بنویسید