مدل سازی ارتعاشات آزاد غیرخطی برج توربین باد

هدف این مقاله بررسی ارتعاشات آزاد دامنه بلند برج توربین باد می باشد که به صورت تیر مقطع متغیر با جرم خارج از مرکز مدل شده است. در این مدل سازی، تاثیر اعمال نیروی محوری متغیر بر تیر ناشی از میدان جاذبه در نظر گرفته شده است. معادلات دیفرانسیل حاکم بر ارتعاشات غیرخطی سیستم و شرایط مرزی مربوطه با استفاده از اصل همیلتون به همراه فرضیات اولر- برنولی استخراج شده است. سپس از یک روش تفاضل محدود برای بدست آوردن فرکانس های طبیعی و شکل مودهای سیستم استفاده شده است. در ادامه معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی حاکم بر دینامیک سیستم با استفاده از روش گلرکین به معادلات دیفرانسیل معمولی بر حسب جابجایی های انتهایی کاهش یافته اند که به دلیل وجود خارج از مرکزی طولی به هم وابسته اند. این معادلات زمانی با استفاده از روش اغتشاشاتی مقیاس های زمانی چندگانه به صورت تحلیلی حل شده اند. نتایج بدست آمده از حل تحلیلی تطابق خوبی با نتایج شبیه سازی عددی دارد. نتایج این پژوهش می تواند به منظور بررسی اثرات وجود جرم نوک خارج از مرکز، مقطع متغیر و اثر جاذبه را بر ارتعاشات دامنه بلند برج توربین باد، با هدف بهبود رفتار دینامیکی آن مورد استفاده قرار گیرد.