تحلیل ارتعاشات ناشی از نیروی تراست برج توربین بادی فراساحلی با سکوی ثابت تک شمع

نیروی تراست، یکی از مهمترین نیروهای دینامیکی است که در تمام دوره‌ی کارکرد توربین بادی بر آن وارد می‌شود. روش معمول جهت تعیین پاسخ نیروی تراست، استفاده از روش اجزاء محدود است. روش اجزاء محدود اگرچه از دقت بالایی برخوردار است اما بسته به مدل‌سازی فونداسیون و مدل‌سازی تغییرات نیروی محوری در برج توربین باد، می‌تواند حجم محاسبات را به شکل قابل توجهی افزایش دهد. در این مقاله برای کاهش حجم محاسبات و افزایش سرعت تحلیل، بجای استفاده از روش اجزاء محدود، از روش ماتریس انتقال استفاده شده است. برای این منظور، فونداسیون توربین باد با استفاده از مدل‌ DS، مدل‌سازی شده و روابط مورد نیاز جهت تعیین پاسخ نیروی تراست استخراج گردید. سپس در چندین مطالعه موردی به بررسی موارد موثر در نیروی تراست از جمله تغییرات ضریب مکش، تغییرات سرعت باد و تغییرات جرم ناسل پرداخته شده و نتایج حاصل از روش ماتریس انتقال با نتایج حاصل از روش اجزاء محدود، روش دینامیک سیستم‌های چند عضوی (MBD‌)، روش تحلیلی و داده‌های تجربی مورد مقایسه قرا گرفته است که علیرغم هزینه محاسباتی اندک، توافق خوبی را با نتایج فوق نشان می‌دهد. مطالعه انجام شده نشان می‌دهد که در ارتعاشات ناشی از نیروی تراست، برج توربین باد در فرکانس‌هایی برابر با نصف فرکانس طبیعی به تشدید می‌رسد. بنابراین در طراحی برج توربین باد، علاوه بر فرکانس‌های طبیعی، باید پاسخ برج توربین باد در فرکانس‌های 0.5×ωn نیز مورد مطالعه قرار گیرد.