شبیه‌‌سازی سه‌‌بعدی مونوپایل تحت بار توام موج و باد در خاک با قابلیت روانگرایی

با گذشت سال‌ها استفاده از انرژی‌های فسیلی، در حال حاضر استفاده از انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر رشد روزافزونی دارد. توربین‌های بادی فراساحلی یکی از شیوه‌های بهره‌مندی از انرژی‌های پاک است. این نوشتار به بررسی پاسخ‌های دینامیکی توربین بادی فراساحلی بر روی مونوپایل در خاک ماسه‌ای اشباع تحت بار باد و موج به طور مجزا و تواما می‌پردازد. بار باد با کمک تابع چگالی طیفی و تحت سرعت‌های مختلف محاسبه و به پره و برج توربین اعمال می‌شود. برای شبیه‌سازی امواج تصادفی از طیف پیرسونموسکوویتز و محاسبه نیروی امواج دریا بر بدنه مونوپایل از تئوری پراش استفاده می‌شود. مدل‌های مورد بررسی به صورت سه‌بعدی شبیه‌سازی شده و به کمک زبان برنامه نویسی tcl نوشته شده است و با استفاده از نرم‌افزار متن باز اپنسیس، تحلیل می‌شوند. تاثیرات چندین پارامتر بر روی پاسخ‌های دینامیکی سیستم مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج نشان می‌دهد که لازم است ترکیبی از بار باد و موج در طراحی توربین بادی فراساحلی در نظر گرفته شود.

3D simulation of monopile under wave and wind loads in liquefiable soil

After years of using fossil fuels, the use of renewable energy is now growing. Offshore wind turbines are one of the ways to benefit from clean energy. This article studies the dynamic reactions of offshore wind turbine (OWT) supported on monopile foundation in saturated soil under wave and wind loads separately and combined. The wind load was calculated using the power spectral density function with different velocities and applied to the turbine blade and the turbine tower. To modeling the random waves the PiersonMoskowitz spectrum is used and the force of sea waves on the body of monopile calculation is based on the diffraction theory. The models are simulated in threedimensional and written with the help of TCL programming language and analyzed with opensource software OpenSees. The effects of several factors on the dynamic responses of the models are investigated. The results are shown that it is essential to examine the combination of wave and wind loads in the analysis and design of OWT.