بررسی تاثیر نیروهای آیرودینامیک بر عملکرد توربین بادی شناور

امروزه تقاضا برای انرژی تجدیدپذیر و قابل اطمینان به دلیل گرمایش جهانی، آلودگی محیط زیست و بحران انرژی موضوع بسیار با اهمیت در مهندسی دریا می‌باشد. با توسعه و پیشرفت علم، توربین‌های بادی برای استحصال انرژی از باد مورد استفاده قرار گرفتند. تا کنون تحقیقات گسترده‌ای در خصوص استحصال انرژی از توربین‌های بادی صورت گرفته است ولی پژوهش در مورد توربین‌های بادی شناور در حوزه مهندسی دریا به دلیل پیچیدگی رفتار رینامیکی آن کمتر مورد بررسی قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، هدف بررسی تاثیر نیروهای آیرودینامیکی بر رفتار دینامیکی توربین بادی شناور میباشد بدین منظور و جهت دستیابی به اهداف تحقیق اقدام به تعریف سناریو و اجرای مدل عددی مربوطه در نرم افزار متلب گردید. در این تحقیق، یک مدل با سه درجه آزادی از جسم با در نظر گرفتن حرکت اویلر در نظر گرفته شد و نیروهای آیرودینامیک از تئوری مومنتوم المان تیغه (bem)، محاسبه گردید از آنجائیکه نیروهای آیرودینامیکی تابع سرعت و مکان سازه می‌باشند لذا محاسبه این نیروها و حل معادلات حرکت به صورت همزمان انجام پذیرفت. نتایج حاصل از تحقیق نشان می‌دهد که نیروهای غالب محیطی وارد بر این سازه عمدتاً آیرودینامیکی بوده و همچنین نشان داده شده است که فرکانس غالب تحریک نیروی آیرودینامیکی با فرکانسهای طبیعی سازه فاصله داشته که این خود پایداری سازه را ایجاد می کند.

Evaluation the effect of Aerodynamic on floating wind turbine operation

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.