ناپایداری دینامیکی در پره توربین بادی و بررسی تاثیر آیروالاستیک برکاهش عملکرد توربین بادی

مسأله بررسی شده در این پژوهش، مسأله آیروالاستیک درپره 29 متری توربین بادی 2 مگاواتیTjaereborg ساخت کشور دانمار ک است که از مدل های آیرودینامیک و سازه برای حل این مسأله استفاده شدهاست. پره توربین بادی به عنوان یک تیر الاستیک یکسرگیردار با خواص هندسی و فیزیکی متغیر در طول تیر، تحت تحریک جریان باد مدل شده است که در این پژوهش از تقریب سیستم پیوسته به وسیله سیستم گسسته وبرای کاهش محاسبات نیز از روشی با نام جمع زنی مود استفاده شده است. این سازه الاستیک هنگامی که در معرض نیرو های باد قرار می گیرد ارتعاش خواهد داشت و برای تحقیق در پایداری یا ناپایداری آن، مدل سازیدینامیکی آن تحت اثر نیروهای آیرودینامیکی صورت گرفته است. در این پژوهش برای مدل سازی حوزه زمان پره توربین بادی تحت تحریک باد روش جدیدی ارائه شده است. ابتدا از یک روش عددی نسبتا جدید، فرکانس های طبیعی و شکل مودهای پره بدست آمده است و سپس با استفاده از روش کار مجازی و بر پایه شکل مودها و فرکانس های طبیعیبدست آمده، معادلات مربوط به حرکت سیستم استخراج گردیده و به صورت تحلیلی حل شده است. مجموعه این محاسبات در غالب کد محاسباتی آیروالاستیسیته پره توربین بادی، به زبان برنامه نویسی C++ نوشتهشده است. نتایج شبیه سازی مشخص می کند که درصد کاهش توان با افزایش نسبت میرایی کاهش و با افزایش سرعت باد افزایش می یابد. همچنین نتایج مشخص می کند که با افزایش سرعت، زمان استهلاک نوسات،بیشینه جابجایی نوک پره و همچنین جابجایی ماندگار نوک پره نیز افزایش می یابد. بنابراین بروز پدیده آیروالاستیک در سرعت های بالای باد اثرات زیان باری از جمله شکست و خرابی توربین و همین طور کاهش توان تولیدی طراحی خواهد داشت. در تمامی این بررسی ها پره توربین باد بررسی شده پایدار است چرا که دامنه نوسات در نهایت همگرا می شود البته جز در مواردی که سیستم نامیرا باشد

Keywords:

پره توربین بادی , الاستیک , فرکانس های طبیعی , سیستم گسسته , جمع زنی مود , کار مجازی , پاسخ دینامیکی پره