پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 426 |
| تعداد مقالات | 5,554 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,692,275 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,657,626 |
بررسی تأثیر تغییر راستای بارگذاریِ باد بر پاسخ شمع‌های نیروگاه‌های بادی فراساحلی | ||
| نشریه مهندسی عمران امیرکبیر | ||
| مقاله 11، دوره 54، شماره 7، مهر 1401، صفحه 2641-2660 اصل مقاله (2.4 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2022.19070.7053 | ||
| نویسندگان | ||
| مسعود زارعان؛ احمد شانه ساز زاده* ؛ محمود هاشمی | ||
| دانشکده عمران و حمل و نقل، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران | ||
| چکیده | ||
| اغلب توربین‌های بادی فراساحلی دارای فونداسیون‌های شمعی از نوع مونوپایل قطور هستند. نیروی اصلی اعمالی بر این توربین‌ها باد است که در راستاهای مختف بر سازه اعمال می شود. در این مقاله، تأثیر تغییر راستای بارگذاری باد بر پاسخ شمع‌های توربین‌های بادی فراساحل با انجام شبیه‌سازی عملکرد سیستم خاک-شمع در نرم‌افزار فِلَک سه‌بعدی (FLAC 3D)، مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور، با استفاده از مدل سطح‌مرزی ارائه شده توسط دافالیاس و منظری برای شبیه‌سازی رفتار خاک و با در نظر گرفتن حالت بحرانی و پلاستیسیته مدلِ سطح مرزی، اثرات سخت‌شدگی و نرم‌شدگی ماسه بر بارگذاری تناوبی ناشی از باد در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد، در شمع‌های قطور تغییر راستای بارگذاری، باعث کاهش 16 درصدی حداکثر تغییرمکان افقی و چرخش سرشمع نسبت به حالت بارگذاری تک‌جهته می‌گردد. این اختلاف در خصوص تغییرمکان قائم حدود 2 برابر است. تغییرمکان ماندگار در راستای افقی و چرخش ماندگار نیز به ترتیب حداکثر 13 و 18 درصد کاهش داشته‌اند. اعمال بارگذاری متناوب در راستاهای مختلف سبب حرکت رو به بالای شمع شده تا جایی که پس از اتمام بارگذاری، شمع نسبت به تراز اوّلیه خود بالاتر قرار می‌گیرد. به طور کلی، تغییر راستای بارگذاری در بارگذاری متناوب باد باعث تغییر قابل ملاحظه‌ای در پاسخ شمع می‌شود، هر چند مقادیر این اختلاف در پارامترهای مختلف و حالت‌های مختلف بارگذاری متفاوت است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| توربین بادی فراساحل؛ فونداسیون شمع؛ تغییر راستای بارگذاری؛ مدل سطح مرزی؛ نرم‌افزار فِلَک | ||
| موضوعات | ||
| پی های عمیق و ریز شمع ها؛ مکانیک خاک و پی؛ مهندسی سواحل و بنادر | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| The effects of wind load direction changes on offshore wind turbine monopile response | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Masoud Zarean؛ ahmad shanehsazzadeh؛ Mahmoud Hashemi | ||
| Department of Civil Engineering, University of Isfahan, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Monopile is the most common type of foundation for onshore and offshore wind turbines. As the wind blows in different directions, wind load alternately applies in different directions during the life cycle of the wind turbine. In this paper, the influence of the alternating change of wind load direction on the response of wind turbine piles is studied. The functional performance of the soil-pile system is simulated with a bounding surface soil behavior model presented by Dafaliad-Manzari that is implemented in FLAC3D software. The softening and hardening effects of soils due to cyclic load patterns are incorporated into the model in a convenient manner. The results show that in monopiles, alternative change in the direction of loading results in the decrease in the maximum horizontal displacement and rotation up to 16% in comparison with the uni-directional loading mode. This difference in vertical displacement is about 100%. Residual displacement and rotation in the horizontal direction also decrease 13% and 18%, respectively. Alternating change of loading causes upward moves of the monopile; the pile moves upward from its original level. In general, the change of loading direction causes a significant change in the pile response, although the values of this difference vary in different parameters and for altered loading modes. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Offshore wind turbine, Pile foundation, Load direction change, Bounding-surface model, FLAC3D s/w | ||
| مراجع | ||
|
[1] K. Sunday and F. Brennan, A review of offshore wind monopiles structural design achievements and challenges, Ocean Engineering, 235 (2021). [2] Yung-Yen Ko, A simplified structural model for monopile-supported offshore wind turbines with tapered towers, Renewable Energy, (2020), 777- 790. [3] S.Bhattacharya, Design of Foundations for OffshoreWind Turbines, Wiley, University of Surrey, UK, 2019. [4] Y. Yamada, K. Ishihara, Anisotropic deformation characteristics of sand under three dimentional stress conditions, Soils Found, 19(2) (Nov. 1980). [5] K. Ishihara, F. Yamazaki, Cyclic simple shear tests on saturated sand in multidirectional loading, Soils Found, 20(1) (apr. 1980) 45-59. [6] H. Matsuda, H. Shinozaki, N. Okada, Effects of multi-directional cyclic shear on the post-earthquake settlement of ground, in: 13 th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C., Canada, August 1- 6, 2004. [7] A.P. Institute, Recommended Practice for planning, designing and constructing fixed offshore platforms-working stress design: API recommended practice 2A-WSD (RP2A-WSD), 21th ed, in, Dallas, 2000. [8] Q. Zhang, Y. Zhang, H. Lin, L. Feng, Numerical investigation on bearing capacity of OWT foundation with large diameter monopile under Seismic load, Applied Ocean Research, 108 (2021). [9] M. Achmus, K. Abdel-Rahman, Finite element modelling of horizontally loaded monopile foundations for offshore wind energy converters in Germany, in: Frontiers in Offshore Geotechnics, Institute of Soil Mechanics, Foundation Engineering and Waterpower Engineering, University of Hannover, Germany, 2005. [10] S.-H. Chong, C. Pasten, Numerical study on long-term monopile foundation response, Mar. Georesources Geotechnol, 36(2) (Feb. 2018) 190-196. [11] M. Yang, G. Seidalinov, M. Taiebat, Multidirectional cyclic shearing of clays and sands: Evaluation of two bounding surface plasticity models, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, (Jun. 2018) 1-29. [12] Z. Cheng, Y.F. Dafalias, M.T. Manzari, Application of SANISAND Dafalias-Manzari model in FLAC 3D, Continuum and Distinct Element Numerical Modeling in Geomechanics, (Nov 2013). [13] H. M.A, Numerical and constitutive modeling of monotonic and cyclic loading in varialy saturated soils, School of civil and Environmental Engineering, University of New South Wales, Sydney, Australia, (2006). [14] Y.F. Dafalias, E.P. Popov, A model of nonlinearly hardening materials for complex loading, Acta Mechanica, 21(3) (1975) 173–192. [15] Z. Mroz, V.A. Norris, O.C. Zienkiewicz, An anisotropic hardening model for soils and its application to cycle loading, International journal for numerical and analytical methods in geomechanics, 2 (1978) 203-222. [16] Y.F. Dafalias, L.R. Herrmann, Bounding Surface Formulation of Soil Plasticity, Soil Mechanics—Transient and Cyclic Loads, G. Pande and O. C. Zienkiewicz, Eds., John Wiley and Sons, Inc., London, U.K., (1982) 253- 282. [17] M.T. Manzari, Y.F. Dafalias, A critical state two-surface plasticity model for sands, Géotechnique, 47(2) (1997) 255–272. [18] Y.F. Dafalias, M.T. Manzari, Simple Plasticity Sand Model Accounting for Fabric Change Effects, J. Eng. Mech, 130(6) (2004) 622–634. [19] M. Hamidreza, M. Hassanlourad, R.M. Salout, Investigation of Carbonate Sand Shear Behavior Based on Manzari anid Dafalias Behavioral Model, Amirkabir J. Civil Eng, 51(4) (2019) 201-204, (in persian). [20] M. Zarean, Study on OWT's monopile foundation under multi-directional cyclic lateral load, University of Isfahan, 2020, (in persian). [21] I.F. Møller, T. Christiansen, T.H. Christiansen, Laterally Loaded Monopile in Dry and Saturated Sand - Static and Cyclic Loading Experimental and Numerical Studies, Master Project, Aalborg University Esbjerg, 2011. [22] H. Seyfi, A. Fakher, a local study on lateral response of monopile located in PARS-ASSALUYE petrochemical port, in: 9th marin industtries conference of mazandaran, 2007, (in persian). [23] I.E. Commission, International Standard IEC-61400-1 Wind Turbines - Part 1: Design requirement, Third Edition, in, 2005. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 745 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 966 |
||