مطالعه پارامتری تعیین ظرفیت باربری نوک شمعهای توربین بادی دریایی

امروزه توربین های بادی دریایی ابزار مناسبی برای بهرهبرداری از انرژی تجدید پذیر باد بشمار می آیند. ظهور توربین های با ظرفیت بالا، عدم آلودگی محیط زیست، همیشگی بودن و گستردگی مناطق قابل استفاده از آن باعث شده است که استفاده از توربین ه ای بادی به سرعت افزایش یابد،طوری که در سالهای آینده سهم عمده ای از تولید انرژی در بسیار از کشورهای اروپایی و امریکا از طریق توربین ه ای بادی تأم ین خواهد شد. بنابراین به نظر می رسد که باید به اصول فنی و ساخت توربین های بادی به ویژه در محیط دریا که عمدتاً سرعت وزش باد مناسب م ی باشد ، در کشور ما هم اهمیت ویژه ای داده شود. در طراحی توربین های بادی دریایی طراحی بهینه طوری که نسبت ظرفیت تولید به هزینه حداکثر گردد حائز اهمیت زیادی است. در این میان طراحی ژئوتکنیکی مناسب توربین بادی دریایی جهت حفظ پایداری سازه و در عین حال به حداقل رساندنهزینه های طراحی، حمل و نصب شمع های فونداسیون، که در اعماق 18 الی 30 متری عمدتاً شمع های با قطر بزرگ و یکنواخت می باشند ، سهمزیادی در کاهش هزینه را به خود اختصاص خواهد داد. برای طراحی شمع های های دریایی برخلاف شمع های خشکی باید ملاحظات زیادی صورت گیرد. این امر باعث شده است که روش های پیشنهادی زیادی موجود باشد که ضریب اطمینان استفاده از آن ها برای مهندسین همواره مورد سوال بوده است. در این راستا و به منظور بهبود روابط موجود برای محاسبه ظرفیت باربری نوک شمع های توربین بادی دریایی زیر بار محوری و در خاک ماسه با تراکم متوسط، از تحلیل المان محدود با استفاده از نرم افزارOPENSEESPL کمک گرفته شد. 25 مدل فونداسیون ، با طول ه ا وقطرهایی که در عمل ممکن است استفاده گردد، بررسی گردید و بعد از مطالعه پارامتری مشاهده شد که ظرفیت نوک شمع رابطه اساسی با نسبت طول به قطر شمع دارد. برای این نسبت ها روابطی با همبستگی بالا حاصل از تحلیل المان محدود برای محاسبه ضریب ظرفیت باربری نوک شمع پیشنهاد شده است. صحت سنجی نتایج ضمن تایید نتایج تحلیل عددی، کفایت نرم افزار OPENSEESPLرا به اثبات می رساند. از طرفی دیده شد که روش پیشنهادی آیین نامه API دارای دقت بالا و ضریب اطمینان مناسبی است و در عین حال دارای معادله بسیار سادهای می باشد و لذا توصیه می شود که از روش این آیین نامه و یا برای نتایج دقیق تر از معادلات پیشنهادی این مقاله استفاده گردد

Keywords:

توربین بادی دریایی , روش المان محدود , شمع دریایی , ظرفیت باربری , بار محوری