تحليل ديناميكي برج توربين باد تحت نيروي تراست به روش ماتريس انتقال

Aerodynamic analysis of offshore wind turbine tower with fixed monopile platform

تحليل آيروديناميكي برج توربين باد تحت نيروي ديناميكي تراست يكي از مراحل مهم در طراحي برج توربين باد است كه عموما با استفاده از روش اجزاء محدود انجام مي‌گيرد. روش اجزاء محدود اگرچه از دقت بالايي برخوردار است اما بسته به مدل‌سازي فونداسيون و مدل‌سازي تغييرات نيروي محوري، مي‌تواند حجم محاسبات را به شكل قابل توجهي افزايش دهد. در اين مقاله براي كاهش حجم محاسبات و افزايش سرعت تحليل، بجاي استفاده از روش اجزاء محدود، از روش ماتريس انتقال استفاده مي‌شود. براي اين منظور، فونداسيون توربين باد با استفاده از مدل CS، مدل‌سازي شده و روابط مورد نياز جهت تعيين پاسخ نيروي تراست استخراج مي‌شود. سپس در چندين مطالعه موردي نتايج حاصل از روش ماتريس انتقال با نتايج حاصل از روش تحليلي و داده‌هاي تجربي مورد مقايسه قرا مي‌گيرد كه عليرغم هزينه محاسباتي اندك، توافق خوبي را با نتايج فوق نشان مي‌دهد.

Aerodynamic analysis of wind turbine tower is one of the most important in structual design of wind turbines. Usually, dynamic response of the wind turbine tower under aerodynamic forces is calculated using the finite element method. FEM has high accuracy but it can considerably increases the computational works depending on the modeling type of foundation and modeling axial force variations. In this paper, transfer matrix method is used to reduce computational works and increase the speed of analysis instead of the FEM. For this purpose, the wind turbine foundation is modeled using CS model and required relations are extracted to determine of wind turbine response.Then, the transfer matrix method obtained results are compared with the results of the analytical method and experimental data in several case study which show good agreement in spite of low computational cost.