بررسی عددی و مقایسهای رفتار دینامیکی و لرزهای برج توربین بادی به روش اجزای محدود
نویسندگان
1 دانشآموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران- زلزله، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیطزیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیطزیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
3 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیطزیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
4 استادیار، گروه پژوهشی انرژیهای تجدیدپذیر، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران
doi
10.48303/bese.2023.552790.1093چکیده
رو آوردن به انرژیهای پاک امری اجتنابناپذیر است، در این میان انرژی باد یکی از متداولترین و در دسترسترین آنهاست. استفاده از انرژی باد با توجه به مزیتهای شناخته شده آن نسبت به سایر انرژیهای تجدیدپذیر، باعث شده فنّاوری ساخت توربینهای بادی رشد بیشتری پیدا کند و همین امر علت افزایش ظرفیت توربینهای بادی و تجاری شدن اندازههای بزرگتر آن گردیده است. با افزایش ظرفیت توربینهای بادی، الزاماً اندازه روتور و در نتیجه ارتفاع برج افزایش مییابد. عموماً استانداردها ترکیبات بار طراحی را برای تحلیلهای بار نهایی و بار خستگی مشخص میکنند. سرعت 11 متر بر ثانیه سرعتی است که طبق نمودار تولید توان توربین مورد مطالعه، در آن سرعت توربین به توان حداکثر خود میرسد، از اینرو فرض بر این است که توربین در سایتی نصب میشود که در اکثر اوقات در این سرعت باد خواهد بود و لذا احتمال وقوع زلزله در این سرعت بیش از سایر حالتها میباشد. لذا با توجه به تأکید در نظرگیری نیروی زلزله در مناطق لرزهخیز همراه با سایر نیروهای وارد به توربین بادی در نسخههای جدید آییننامههای مطرح در این زمینه و لرزهخیز بودن کشور ایران، تحلیل مقایسهای بار لرزهای با سایر نیروهای وارد به توربین بادی بر اساس استاندارد GL، فصل 4، جدول 4.3.2 برای باد اغتشاشی 11 متر بر ثانیه، در حالت زاویه انحراف صفر برای توربین بادی 2 مگاوات ملی ایران در یک مدل کامل و کاربردی، با مدلسازی سازه برج فولادی و پی بتنی و لایههای خاک در ساختگاه مورد نظر، از روش عددی المان محدود بهصورت دینامیکی با استفاده از نرمافزار ABAQUS آنالیز و مورد پژوهش قرار گرفته است. با توجه به محل استقرار این توربین بادی، با لایههای خاک به عمق 6 متر، حداکثر تغییر مکان نوک برج با در نظرگیری بار لرزهای حدود 7 درصد افزایش داشت، اما افزایش قابل توجه تنش معادل در ارتفاع 50 متری برج، علیرغم عمق کم لایههای خاک و عدم بزرگنمایی محسوس شتاب زلزله وارد شده از بستر سنگی به سطح زمین، بالغ بر 36 درصد به دست آمد. لذا ضرورت در نظرگیری همزمان نیروی زلزله همراه با نیروهای باد بهخوبی نتیجه گردید.