به کارگیری روش میرایی شانت به منظور کاهش ارتعاشات صفحه‌ای پره توربین باد مقیاس کوچک با در نظر گرفتن اثر کوپلینگ ارتعاشات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه طراحی کاربردی، دانشکده مهندسی مکانبک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشگاه شهید بهشتی، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی

10.22060/mej.2020.17717.6652

چکیده

این مقاله، به بررسی تاثیر روش میرایی شانت در کاهش ارتعاشات صفحه‌ای پره توربین باد محور افقی مقیاس کوچک، با در نظر گرفتن کوپلینگ میان ارتعاشات داخل و خارج از صفحه پره می‌پردازد. ابتدا با استفاده از روش لاگرانژ، معادلات دیفرانسیل غیرخطی حاکم بر دینامیک پره به همراه میراگر شانت استخراج می‌گردند. سپس، مدل دینامیکی مذکور با مقایسه فرکانس طبیعی حاصل از حل عددی معادلات با مقدار متناظر به دست آمده از یک نرم افزار المان محدود، اعتبارسنجی می گردد. در ادامه، با انجام آنالیز حساسیت و انتخاب تابع هدف و قیود مناسب، پارامترهای میراگر شانت با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک برای یک پره واقعی بهینه‌سازی می گردند. لازم به ذکر است که در این پژوهش، نیروی باد اعمالی به پره به صورت سینوسی و با فرکانس متغیر، در چهار سرعت مختلف در نظر گرفته می شود. پس از حل معادلات دینامیکی حاکم، به منظور ارزیابی موثر بودن روش مذکور در کاهش ارتعاشات، نتایج حاصل از این پژوهش با نتایج حاصل از به کارگیری میراگر جرمی تنظیم شده بهینه برای کاهش ارتعاشات صفحه ای پره، مقایسه می گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Employing of Shunt Damping Method to Reduce Edgewise Vibration of Small Size Wind Turbine Blade with Considering the Effect of Vibration Coupling

نویسندگان [English]

  • Hamed Biglari 1
  • Vahid Fakhari 2
1 Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University
چکیده [English]

In this paper, the vibration reduction of a small-scale horizontal axis wind turbine blade is investigated using the shunt damping method by considering the coupling between edgewise and flapwise vibrations. At first, the nonlinear differential equations governing the blade dynamics with shunt damper are derived using the Lagrange method. Then, the mentioned dynamic model is validated by comparing the natural frequency obtained from the numerical solution of equations with the corresponding value obtained using finite element software. Afterward, by performing the sensitivity analysis and selecting the appropriate cost function and constraints, the shunt damper parameters are optimized using the genetic algorithm method for a real blade. It should be noted that in this study, the wind force applied to the blade is considered sinusoidal with variable frequency at four different speeds. After solving the governing dynamic equations, to evaluate the effectiveness of the mentioned method in reducing vibrations, the obtained results in this study are compared with the corresponding results of employing the optimized tuned mass damper for suppression of edgewise vibrations of the blade.

کلیدواژه‌ها [English]

  • small size wind turbine blade
  • edgewise vibration reduction
  • shunt damping
  • optimization
  • coupling between edgewise and flapwise vibrations