تحليل ارتعاشات آزاد برج توربين بادي فراساحلي با سكوي ثابت تك شمع

Free Vibration Analysis of Offshore Wind Turbine with Fixed Monopile Platform

استفاده از روش اجزا محدود در تحليل ارتعاشات آزاد توربين هاي بادي فراساحلي با سكوي تك شمع، بسته به نوع مدل سازي فونداسيون، مي تواند حجم محاسبات را به شكل قابل توجهي افزايش دهد. در اين مقاله براي كاهش حجم محاسبات و افزايش سرعت تحليل، بجاي استفاده از روش اجزا محدود، از روش ماتريس انتقال استفاده مي شود. براي اين منظور، فونداسيون توربين باد با استفاده از مدل هاي CS، DS و AF مدل سازي شده و روابط مورد نياز جهت تعيين فركانس هاي طبيعي و شكل مودهاي ارتعاشي براي هريك از مدل ها استخراج مي شود. سپس در چندين مطالعه موردي به بررسي موارد موثر در فركانس طبيعي از جمله عمق آب و ضريب جرم افزوده پرداخته شده و در نهايت، نتايج حاصل از روش ماتريس انتقال با نتايج حاصل از روش هاي اجزا محدود، ديناميك سيستم هاي چند عضوي و داده هاي تجربي مقايسه مي شود كه عليرغم هزينه محاسباتي اندك، توافق خوبي را با نتايج فوق نشان مي دهد.

Finite elements method can considerably increases the computational works of free vibration analysis of offshore wind turbine with fixed monopile platform depending on the modeling type of foundation,. In this paper, transfer matrix method is used to reduce computational works and increase the speed of analysis instead of the finite elements method. For this purpose, the wind turbine foundation is modeled using CS, DS and AF models are used and required relations are extracted to determine the natural frequencies and mode shapes for each of the models. Then, factors affecting the frequency such as water depth and added mass coefficient are examined in several case studies. Finally, the transfer matrix method obtained results are compared with the results of the finite elements method, multi body dynamics and experimental data which show good agreement in spite of low computational cost.