بررسی عددی و مقایسه ای رفتار دینامیکی و لرزه ای برج توربین بادی به روش اجزای محدود

رو آوردن به انرژی های پاک امری اجتناب ناپذیر است، در این میان انرژی باد یکی از متداول ترین و در دسترس ترین آنهاست. استفاده از انرژی باد با توجه به مزیت های شناخته شده آن نسبت به سایر انرژی های تجدیدپذیر، باعث شده فناوری ساخت توربین های بادی رشد بیشتری پیدا کند و همین امر علت افزایش ظرفیت توربین های بادی و تجاری شدن اندازه‎های بزرگ تر آن گردیده است. با افزایش ظرفیت توربین های بادی، الزاما اندازه روتور و در نتیجه ارتفاع برج افزایش می یابد. عموما استانداردها ترکیبات بار طراحی را برای تحلیل های بار نهایی و بار خستگی مشخص می کنند. سرعت ۱۱ متر بر ثانیه سرعتی است که طبق نمودار تولید توان توربین مورد مطالعه، در آن سرعت توربین به توان حداکثر خود می رسد، از این رو فرض بر این است که توربین در سایتی نصب می شود که در اکثر اوقات در این سرعت باد خواهد بود و لذا احتمال وقوع زلزله در این سرعت بیش از سایر حالت ها می باشد. لذا با توجه به تاکید در نظرگیری نیروی زلزله در مناطق لرزه خیز همراه با سایر نیروهای وارد به توربین بادی در نسخه های جدید آیین نامه های مطرح در این زمینه و لرزه خیز بودن کشور ایران، تحلیل مقایسه ای بار لرزه ای با سایر نیروهای وارد به توربین بادی بر اساس استاندارد GL، فصل ۴، جدول ۴.۳.۲ برای باد اغتشاشی ۱۱ متر بر ثانیه، در حالت زاویه انحراف صفر برای توربین بادی ۲ مگاوات ملی ایران در یک مدل کامل و کاربردی، با مدل سازی سازه برج فولادی و پی بتنی و لایه های خاک در ساختگاه مورد نظر، از روش عددی المان محدود به صورت دینامیکی با استفاده از نرم افزار ABAQUS آنالیز و مورد پژوهش قرار گرفته است. با توجه به محل استقرار این توربین بادی، با لایه های خاک به عمق ۶ متر، حداکثر تغییر مکان نوک برج با در نظرگیری بار لرزه ای حدود ۷ درصد افزایش داشت، اما افزایش قابل توجه تنش معادل در ارتفاع ۵۰ متری برج، علی رغم عمق کم لایه های خاک و عدم بزرگ نمایی محسوس شتاب زلزله وارد شده از بستر سنگی به سطح زمین، بالغ بر ۳۶ درصد به دست آمد. لذا ضرورت در نظرگیری هم زمان نیروی زلزله همراه با نیروهای باد به خوبی نتیجه گردید.

Keywords:

توربین بادی , آنالیز دینامیکی , برج توربین بادی , رفتار لرزه ای , اندرکنش خاک و سازه