تحلیل پاسخ هیدرودینامیکی یک توربین بادی نیمه مغروق با سیستم مهار زنجیری

در این پژوهش به تحلیل پاسخ هیدرودینامیکی یک توربین بادی نیمه مغروق در حوزه فرکانس در شرایط منطقه ای از خلیج فارس پرداخته شده است. بهینه سازی طرح و کاهش هزینه جهت نصب در خلیج فارس به عنوان یک هدفی دیگر در طول کار پیگیری شده و پیش از تحلیل پاسخ سازه به شرایط باد و موج منطقه، ابعاد صفحات هیو و خطوط مهار سازه برای این منطقه بهینه سازی شده است. از آنجا که در گام های اولیه طراحی نیازی به سنجش رفتار دقیق سازه نیست؛ و به منظور سرعت بخشیدن عملیات بهینه سازی، محاسبات با به کارگیری روابط تقریبی و نیمه تجربی مناسب انجام شده است. ابعاد صفحات هیو به گونه ای بهینه گردیده است که تأثیر مثبتی بر کنترل نوسانات قائم و دوران های سازه حول محورهای طولی و عرضی داشته باشند. همچنین بهینه سازی خطوط مهار به گونه ای پیاده سازی شده است که هزینه سیستم مهار حداقل گردد در حالی که تنش ها در آن از تنش مجاز فزونی نگیرد و سیستم مهار قادر باشد حرکت های ناشی از رانش موج و سایر نیروهای محیطی را در محدوده امن نگه دارد. به این منظور ابتدا با برنامه نویسی در نرم افزار متلب ابزاری تولید شد که بتواند نیروهای وارد بر سازه را محاسبه نموده و پس از به دست آوردن ضرایب هیدرودینامیکی، پاسخ های سازه را در حوزه فرکانس نتیجه دهد. کارآیی ابزار محاسباتی تولید شده با مقایسه خروجی آن در شرایط محیطی یکسان با نتایج مطالعات قبلی مورد تأیید قرار گرفت. همچنین کدهای لازم جهت پیاده سازی الگوریتم بهینه سازی و تحلیل های مربوطه توسط نرم افزار متلب تولید شده است. نتایج تحلیل نهایی بر روی سازه بهینه شده نشان داد که پاسخ های سازه بر اساس معیارهای مورد نظر صنعت توربین بادی شناور در محدوده امن قرار دارند. همچنین مشخص شد که صفحات هیو و خطوط مهار بهینه شده نقش بسیار مهمی در محدود نمودن نوسانات و شتاب نازل در محدوده امن ایفا می کنند. با تحلیل پاسخ های به دست آمده پیشنهادهایی جهت انتخاب بارگذاری های معیار جهت تحلیل این سازه، انتخاب ابعاد صفحات هیو و زاویه نصب سازه نسبت به باد و موج غالب ارائه شده است. برای خلیج فارس پیشنهاد شد که باد و موج با زوایای 46 و 120 درجه معیار طراحی قرار گیرند و سازه بگونه ای نصب شود که جهت مثبت محور x با شمال جغرافیایی زاویه 124 یا 304 درجه داشته باشد.