Блог

Расчёты бесфундаментных морских ветрогенераторов в Stuttgart Wind Energy

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Расчёты бесфундаментных морских ветрогенераторов в Stuttgart Wind Energy

Быстрое развитие ветроэнергетики способствует внедрению инновационных решений, открывающих новые возможности по добыче зелёной энергии. Одна из таких идей – постройка плавающих ветряков, которые можно располагать на участках моря с большой глубиной.

 

Я представляю организацию Stuttgart Wind Energy (SWE), созданную по инициативе аэрокосмического института Университета Штутгардта (Institute of Aircraft Design, University of Stuttgart). Я и мои коллеги проводим исследования в области бесфундаментных ветряков с использованием программного обеспечения ANSYS. В частности, мы проводим широкий спектр расчётов обтекания подводной части ветряка и расчётов для оптимизации её конструкции. Большая доля наших исследований проводится в рамках научно-исследовательских проектов LIFES50+ и INNWIND.

В проекте LIFES50+ мы разработали систему и методологию для проведения оптимизационных расчётов бесфундаментных морских ветряков. Мы использовали ANSYS Aqwa для создания геометрических моделей подводных частей ветряков и провели расчёты гидродинамических характеристик, необходимых для нестационарного расчёта модели во временной области. Мы также проводили расчёты на воздействие волновых нагрузок в частотной области, которые позволили нам получить нагрузки на ветряк и платформу в различных условиях по скорости ветра и высоте волнения. Анализ полученных результатов позволил выявить ряд конструкций, которые в меньшей степени подвержены нагрузкам от волнения моря, а также сформировать зависимости характеристик ветряков от стоимости материалов, заложенных в конструкцию (см. рисунок 1).

 

ANSYS – Результаты оптимизации платформы бесфундаментного ветряка

 

В рамках проекта INNWIND.EU мы произвели расчёты платформы во временной области с приложением давления, рассчитанного согласно линейной теории волн. На рисунке 2 показана модель плавающей платформы TripleSpar, созданная в продукте ANSYS Mechanical APDL. Величина прикладываемого давления рассчитывается для каждого конечного элемента этой модели как функция времени. Величины давлений учитывают дифракцию волн и рассчитываются только для элементов, имеющих смачиваемую грань, расположенную ниже уровня воды. Приложение давлений проиллюстрировано на рисунке 3.

 

ANSYS – Модель плавающей платформы ветряка, построенная в ANSYS Mechanical APDL.

 
 

ANSYS – Сетка на подводной части платформы TripleSpar (слева) и распределение давлений для одного из моментов времени, моделирующее волны синусоидальной формы (справа)

 

Один из отделов нашей организации также работал над валидацией расчётных моделей ветряков TripleSpar, предназначенных для расчёта гидродинамических характеристик в ANSYS Aqwa. Процесс валидации осуществлялся путём сопоставления результатов моделирования с экспериментом, проведенным в волновом бассейне с воздушным потоком (см. рисунок 4). Полученные результаты позволили доработать управляющий контроллер ветряка, отвечающий за изменение угла установки лопастей. Это было необходимо для повышения устойчивости системы и демпфирования колебаний от волновых воздействий.

 

ANSYS – Расчётная модель и экспериментальная установка для исследования бесфундаментного ветряка

 

Благодаря универсальности программного обеспечения ANSYS мы смогли провести исследования различных вопросов, актуальных для разработки бесфундаментных ветряков, решить задачи оптимизации конструкции, и снижения нагрузок путём изменения управляющих программ. Если вы хотите больше узнать об исследованиях, которые проводятся в SWE, приглашаем вас на наш сайт.

Рикардо Фэрон Гузман (Ricardo Faerron Guzmán)Об авторе:

Рикардо Фэрон Гузман (Ricardo Faerron Guzmán) является учёным в области морской ветроэнергетики и работает в институте SWE (Stuttgart Wind Energy) университета Штутгардта (University of Stuttgart) с 2013 года. Его область научных интересов охватывает анализ нагрузок и валидацию инструментов для расчёта нагрузок на фундаментные и бесфундаментные ветряки, а также вопросы определения нагрузок для усталостных расчётов и максимальных нагрузок для расчётов на прочность.

Источник: ansys-blog.com
Автор: Ricardo Faerron Guzman

Понравился материал? Подпишитесь, чтобы быть в курсе событий

Facebook

Linkedin

Софт Инжиниринг Групп