كاهش ارتعاشات خارج از صفحه پره توربين بادي به كمك چاه غيرخطي انرژي پربازده

Out-of-Plane Vibration Mitigation of Wind Turbine Blade Using Highly Efficient Nonlinear Energy Sink

امروزه استفاده از باد به عنوان يكي از اصلي‌ترين منابع انرژي پاك در سرتاسر جهان به سرعت گسترش يافته است. اخيراً، با توسعه نيروگاه‌هاي بادي و به تبع آن بزرگتر شدن اندازه توربين‌هاي بادي، نيروي باد وارده بر آنها بسيار افزايش يافته و در نتيجه تعمير و نگهداري آن‌ها نيز دشوارتر و پرهزينه‌تر گرديده و به همين دليل توجه محققان به تجزيه و تحليل ارتعاشات و مهار آن جلب گرديده است. در اين تحقيق يك پره توربين بادي با نوعي جاذب غيرخطي به نام چاه غيرخطي انرژي پربازده مدل شده كه در آن تعامل بين پره سنگين و بلند، و جاذب تحت تأثير نيروي جاذبه در صفحه عمودي و همچنين نيروي باد كه به دليل ويژگي وابستگي به ارتفاع به صورت دوره‌اي تغيير مي‌كند، بررسي شده است. بدين منظور، معادلات حركت پره متصل به چاه غيرخطي انرژي با استفاده از روش انرژي استخراج شده و به صورت عددي حل شده است. سپس به تحليل حساسيت پارامترهاي مؤثر در عملكرد چاه غير خطي انرژي پرداخته شده و براي جاذب بهينه، رفتار سيستم در شرايط دوران پره به تنهايي و دوران پره با وجود جاذب متصل به آن، بررسي شده است.

Nowadays, the use of wind as one of the main sources of low carbon and renewable energy is expanding rapidly all around the world. Recently, with the development of wind farms and the increase in the size of wind turbines, the wind loads on them have increased, and as a result, they have become more difficult and expensive to maintain. Therefore, researchers have deeply focused on the analysis and the control of their vibration. In this study, a wind turbine blade with a type of nonlinear absorber, called highly efficient nonlinear energy sink is analyzed, furthermore the interaction between the heavy and long blade and the nonlinear energy sink, under the influence of gravity in the vertical plane and time-dependent wind force, which is due to its height dependency is examined. For this purpose, the equations of motion of the system are obtained by the energy method and solved numerically. The blade- nonlinear energy sink system behavior is compared to that of the blade and linear absorber system. Also, the sensitivity of the parameters affecting the performance of the nonlinear energy sink is analyzed and the vibration of the system with optimized nonlinear energy sink is compared with the alone blade and the blade with the optimal linear absorber behaviors.