بررسي تأثير نيروهاي آيروديناميك بر عملكرد توربين بادي شناور

Evaluation the effect of Aerodynamic on floating wind turbine operation

امروزه تقاضا براي انرژي تجديدپذير و قابل اطمينان به دليل گرمايش جهاني، آلودگي محيط زيست و بحران انرژي موضوع بسيار با اهميت در مهندسي دريا مي‌باشد. با توسعه و پيشرفت علم، توربين‌هاي بادي براي استحصال انرژي از باد مورد استفاده قرار گرفتند. تا كنون تحقيقات گسترده‌اي در خصوص استحصال انرژي از توربين‌هاي بادي صورت گرفته است ولي پژوهش در مورد توربين‌هاي بادي شناور در حوزه مهندسي دريا به دليل پيچيدگي رفتار ريناميكي آن كمتر مورد بررسي قرار گرفته است. در تحقيق حاضر، هدف بررسي تأثير نيروهاي آيروديناميكي بر رفتار ديناميكي توربين بادي شناور مي-باشد بدين منظور و جهت دستيابي به اهداف تحقيق اقدام به تعريف سناريو و اجراي مدل عددي مربوطه در نرم افزار متلب گرديد. در اين تحقيق، يك مدل با سه درجه آزادي از جسم با در نظر گرفتن حركت اويلر در نظر گرفته شد و نيروهاي آيروديناميك از تئوري مومنتوم المان تيغه (BEM)، محاسبه گرديد از آنجائيكه نيروهاي آيروديناميكي تابع سرعت و مكان سازه مي‌باشند لذا محاسبه اين نيروها و حل معادلات حركت به صورت همزمان انجام پذيرفت. نتايج حاصل از تحقيق نشان مي‌دهد كه نيروهاي غالب محيطي وارد بر اين سازه عمدتاً آيروديناميكي بوده و همچنين نشان داده شده است كه فركانس غالب تحريك نيروي آيروديناميكي با فركانس هاي طبيعي سازه فاصله داشته كه اين خود پايداري سازه را ايجاد مي كند.

Nowadays demand for renewable and reliable energy sources due to the global warming, environment pollution and global energy crisis is of utmost importance in offshore engineering. As a result of recent developments in wind industries extracting energy from offshore wind resources has a growth. A number of researches are carried out in the field of land based wind turbines but investigations about floating wind turbines as a consequent of their dynamic behavior complexity are still limited and further more detailed surveys are required. This paper presents an open source and public simulation code for the analysis and design of floating offshore wind turbines. The dynamic behavior due to environmental and inertial loads is obtained using a fully coupled comprehensive numerical tool implemented in MATLAB. blade element momentum theory used to determination of aerodynamic loads on wind turbine as well as Panel method and Morison's equation to calculate the hydrodynamic loads considering the instantaneous position of wind turbine system. The results show the domination of aerodynamic loads on wind turbine dynamic behavior as well as stability of structure due to the great difference between values of dominate aerodynamic excitation frequency and system natural frequencies.