عنوان مقاله :
توسعه مدل آيروالاستيسيته پره كامپوزيتي و تحليل اثر چرخش و افزايش طول بر فركانس‌هاي طبيعي
عنوان به زبان ديگر :
Developing the Aeroelastic model of a Composite Wind Turbine Blade and Analyzing the Effects of Rotation and Length Increase on Natural Frequencies
پديد آورندگان :
اثباتي لواساني، رضا دانشگاه تهران - دانشكده علوم و فنون نوين - گروه مهندسي هوافضا، تهران , شمس، شاهرخ دانشگاه تهران - دانشكده علوم و فنون نوين - گروه مهندسي هوافضا، تهران
كليدواژه :
توربين بادي , آيروالاستيسيته , المان محدود , فركانس طبيعي
چكيده فارسي :
در اين پژوهش معادلات آيروالاستيسيته خطي پره توربين بادي با روش گسسته سازي المان محدود جهت درنظر گرفتن اثر چرخش و افزايش طول بر فركانس‌هاي طبيعي استخراج شده است. پره يك تير يكسر گيردار اويلر-برنولي كامپوزيتي در نظر گرفته شده و با روش المان محدود مدل شده است. با بكارگيري روش هميلتونين معادلات حركت را بدست آمده است. ماتريس‌هاي المان محدود با تعيين جابجايي گره‌ها و فرض رابطه خطي در جابجايي محوري و تابع هرميشن در جهات عرضي و پيچشي محاسبه مي‌شوند. اعتبار سنجي معادلات به صورت عددي بر روي پره با شبيه سازي سيستم معادلات و بررسي فركانس‌هاي طبيعي و شكل مدها انجام شده است. همچنين اثر افزايش طول پره و چرخش پره در پره كوتاه و بلند كامپوزيتي بررسي شده است. بررسي فركانس‌هاي طبيعي نشان مي‌دهد فركانس‌هاي اول و دوم پره‌هاي بلند تحت تاثير افزايش طول و چرخش هستند. اما در فركانس‌هاي بالا و همچنين در پره كوتاه اثر افزايش طول و چرخش كمتر از يك درصد است.
چكيده لاتين :
The linear aeroelastic equation of motion of a wind turbine blade considering the length increase and rotation terms of the blade is derived. The blade is a composite cantilever beam. The Euler-Bernoulli theory is the fundamental theory in developing the equations. Because of the compatibility of the finite element and BEM, the blade is modeled with the finite element method. Applying Hamiltonian leads to the aeroelastic equations of motion. The finite element matrices are derived by considering linear and Hermitian shape function in axial and transverse deflection, respectively. We consider the linear equation of motion with length increase term. Simulation and analyzing the natural frequency and mode shapes validate the equations of motion. Besides, the effects of the length increase of the blade and rotation of blade on both short and long composite blades are investigated. Analysis of natural frequencies implies that the first and second frequencies of long blade ore affected by length increase and rotation of the blade. However, higher modes are affected by less than one percent.
عنوان نشريه :
مهندسي مكانيك و ارتعاشات
