Structural vibration control in wind turbines
Rüzgar türbinlerinde yapısal titreşim kontrolü
- Tez No: 595373
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN OSMAN ÖZGEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 178
Özet
Rüzgar türbinleri yaşam ömürleri boyunca ciddi titreşimlere sebep olacak birçok farklı yük kaynağına maruz kalmaktadır. Rüzgar türbini sistemindeki titreşimler yapının verimliliğini ve yorulma ömrünü ciddi oranda düşürür. Bu titreşimler tamamen ortadan kaldırılamasa bile farklı titreşim kontrol yaklaşımlarıyla azaltılabilmekte, veya başka enerjiye dönüştürebilmekte ve bu şekilde rüzgar türbini sisteminin yaşam ömrü arttırılabilmektedir. Rüzgar türbininin titreşim cevabını azaltmak normal ve uç koşullarda stabilite, daha az gürültü, yüksek performans ve üretilebilirliğe katkı sağlayabilmektedir. Titreşim kontrol yaklaşımları genellikle viscoelastik malzemeler ya da dışarıdan eklenen ve kendi içerisinde sönümlemeye sahip aktif veya pasif sistemler kullanılarak sistemin sönümleme karakteristiğini arttırmayı amaçlamaktadır. Bu tez Birleşik Devletler Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarının referans olarak hazırladığı 5MW'lık bir rüzgar türbini modeli üzerinde, aeroservoelastic simülasyon aracı FAST kullanarak dinamik cevap ve yorulma ömrü analizlerini sunmaktadır. Kara ve denizdeki rüzgar türbini modelleri için, eklenen yapısal sönümleme oranının rüzgar türbinine titreşim ve yorulma ömrü açısından etkisi araştırılmaktadır. Normal ve uç türbülans modelleri gibi çeşitli durumlarda ciddi titreşimlere sebep olacak her bir kule ve kanatçık modu hesaba katılmaktadır. Farklı rüzgar hızlarıyla park ve çalışan koşuldaki rüzgar türbini ayrı ayrı incelenmektedir. Analiz sonuçlarına bakarak, titreşim azaltacak ve yorulma ömrü arttıracak sönümleme yaklaşımları için bir rehber oluşturulması hedeflenmektedir. Ne kadar yapısal sönümleme oranının elde edilebileceğini saptamak için 5MW rüzgar türbininin sonlu elemanlar modeli tanımlanmakta ve sönümleme yaklaşımları uygulanmaktadır. Parametrik bir yaklaşımla viskoelastik bağlantılar kullanılarak kayda değer oranda titreşim sönümlemesi elde edilebilmektedir.
Özet (Çeviri)
Wind turbines are exposed to many different sources of loads which cause significant vibrations during their lifetime. Vibrations in the wind turbine system reduce efficiency and decrease the fatigue life. Although vibrations cannot be completely eliminated, they can be mitigated or converted to the other forms of energy by using various vibration control approaches which then increase the lifetime of the wind turbine system. Lowering the vibration response of the wind turbine provides stability under normal and extreme conditions, lesser amount of noise, maintain the high performance and manufacturability. Vibration control approaches usually aim to increase the damping characteristics of the system by using viscoelastic materials as well as additional external active or passive systems that include damping in themselves. In this thesis, dynamic response and fatigue load analyses are presented for a 5MW reference wind turbine, which has developed by United States National Renewable Energy Laboratory (NREL) as a reference model, by using Aeroservoelastic simulation tool FAST. For both onshore and offshore cases, the effect of structural damping on the wind turbine in terms of vibration response and fatigue life is observed. Each structural tower and blade modes that induce significant vibrations are taken into account under different environmental conditions such as normal and extreme turbulence model and transient events such as gusts. The parked and operating conditions are investigated under different mean wind speeds. The effect of blade pitch angle to the fatigue damage is observed. By examining the analyses, it is aimed to guide for damping treatment approaches to mitigate vibrations and increase fatigue life of the structure. In this aspect, in order to identify how much structural damping increase can be achieved, finite element model of the NREL 5MW wind turbine is created. Viscoelastic link treatment is applied to the finite element model by a parametric approach and investigated that remarkable vibration mitigation can be obtained by using viscoelastic links.
Benzer Tezler
- Yüksek Yapılarda Rüzgâr Etkilerinin Stokastik Yöntemle Çözümlenmesi ve Baskın Etkilerin Parametrik İncelemesi
Stochastic Analysis Of Wind Induced High-Rise Buildings And Parametric Assessment Of Dominant Characteristics
ÖNDER UMUT
Doktora
Türkçe
2014
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ HASGÜR
PROF. DR. BÜLENT AKBAŞ
- Computation of aerodynamically generated sound for rod-airfoil wake interactions
Airfoil-silinidir etkileşiminde aerodinamik olarak üretilen sesin hesaplanması
ELİF YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAHA ZAFER
- Development of the structural model for a thin walled open profile rectangular cantilever beam with longitudinally embedded piezoelectric
Boyuna piezoelektrik şeritli, ince duvarlı, açık dikdörtgen profile sahip çıkma kirişin yapısal modeli
ALI GOLPAYGANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiBahçeşehir ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET BERKE GÜR
- Rüzgar türbinlerinde kestirimci bakım stratejisi için arıza modları ve etkilerinin analizi
Analysis of failure modes and effects for predictive maintenance strategy in wind turbines
MERT ÖZHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER GÜLER
- Sabit mıknatıslı senkron generatörlü rüzgar türbin sistemlerinin kaotik analizi ve senkronizasyonu
Chaotic analysis and synchronization in permanent magnet synchron generator of wind turbine systems
ABDALLAH MOUSSA YAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YILMAZ UYAROĞLU