پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 9 |
| تعداد شمارهها | 447 |
| تعداد مقالات | 5,734 |
| تعداد مشاهده مقاله | 8,048,812 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 6,548,272 |
کنترل ارتعاش توربین بادی به کمک میراگر جرمی فعال مجهز به سیال مغناطیسی | ||
| نشریه مهندسی عمران امیرکبیر | ||
| مقاله 3، دوره 54، شماره 12، اسفند 1401، صفحه 4483-4510 اصل مقاله (2.99 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/ceej.2022.20342.7401 | ||
| نویسندگان | ||
| پدرام قادری* ؛ امیرحسین محمدی زاده | ||
| دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| امروزه به دلیل اهمیت محیطزیست استفاده از سازههای مولد انرژیهای پاک بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. به همین دلیل تحلیل دینامیکی این گونه سازهها تحت مخاطرات طبیعی به ویژه زلزله حائز اهمیت است. یکی از این سازهها، توربین بادی است که باید علاوه بر کنترل ارتعاش ناشی از باد به کنترل ناشی از زلزله نیز در آن پرداخته شود و تمرکز این مقاله بر روی کنترل ارتعاش توربین بادی، توسط میراگر جرمی فعال مجهز به سیال مغناطیسی است. جرمهای ۱۰، 20، 40 و ۶۰ تن برای جرم این میراگر در نظر گرفته میشود و برای میراگر سیال مغناطیسی از دو میراگر متفاوت استفاده خواهد شد و عملکرد میراگرهای جرمی فعال با توجه به شاخصهای ارزیابی ارائه شده با یکدیگر مقایسه و میراگر فعال بهینه معرفی میگردد. جهت مدلسازی توربین بادی، از توربین بادی با توان MW 5 ارائه شده توسط آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر استفاده میشود و طراحی این توربین بادی به صورت خطی بوده که از سیستم چند درجه آزاد جهت مدلسازی استفاده میگردد؛ این توربین بادی تحت زلزلههای حوزه دور و نزدیک قرار میگیرد که نیروی زلزله در جهت خارج از صفحه به توربین بادی وارد میشود که در ادامه با استفاده از این میراگرهای فعال معرفی شده به کنترل ارتعاش این توربین بادی پرداخته میشود و در انتها با استفاده از میراگر بهینه که در بالای برج توربین بادی و کنار ناسل قرار دارد کاهش محسوسی در جابهجایی و سرعت برج مشاهده میگردد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| توربین بادی؛ کنترل ارتعاش؛ میراگر جرمی فعال؛ میراگر MR؛ انرژی تجدیدپذیر | ||
| موضوعات | ||
| دینامیک سازه؛ کنترل سازه | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Vibration control of wind turbine by using active mass damper equipped with a magnetic fluid | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Pedram Ghaderi؛ Amirhosein Mohammadizade | ||
| School of civil engineering, Iran university of science and technology, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Today, due to the importance of the environment, the use of renewable energy-generating structures has received more attention. Therefore, dynamic analysis of such structures under natural hazards, especially earthquakes, is important. One of these structures is the wind turbine. In this article, its vibration is controlled by an active mass damper equipped with a magnetic fluid damper. The mass values used for tuned mass dampers are equal to 10, 20, 40 and 60 tons. In addition, two types of MR dampers are considered. Dynamic analysis of the wind turbine subjected to different earthquakes is studied and appropriate evaluation indexes are defined. The performance of the active mass dampers is compared according to the evaluation indexes and the optimal active damper is introduced. In this article, a 5MW wind turbine constructed by the National Energy Laboratory Renewable is considered. the multi-degree freedom model structure used for this wind turbine is linear. The wind turbine is subjected to near and far field earthquakes in an out-of-plane direction, then its vibration is mitigated by using the proposed active mass dampers. Finally, the results show a significant reduction in displacement and velocity of the wind turbine tower which is equipped with the optimal active mass damper. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Wind turbine, Vibration control, ATMD, MR damper, Renewable energy | ||
| مراجع | ||
|
[1] T. Dang, Introduction, history, and theory of wind power, in: 41st North American Power Symposium, IEEE, 2009, pp. 1-6. [2] J.K. Kaldellis, D. Zafirakis, The wind energy (r) evolution: A short review of a long history, Renewable energy, 36(7) (2011) 1887-1901. [3] M. Bahmani, S.M. Zahrai, Developing a Procedure for Simultaneous Vibration Control and Health Monitoring of Structures using Semi-Active Viscous Dampers, Amirkabir Journal of Civil Engineering, 53(3) (2021) 995-1008, (In Persian). [4] M. Rahman, Z.C. Ong, W.T. Chong, S. Julai, S.Y. Khoo, Performance enhancement of wind turbine systems with vibration control: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 51 (2015) 43-54. [5] P. Ghaderi, F. Amini, Adaptive block backstepping control for civil structures with unknown parameters subjected to seismic excitation, Structural Control and Health Monitoring, 24(2) (2017) e1875. [6] F. Amini, P. Ghaderi, Seismic motion control of structures: A developed adaptive backstepping approach, Computers & Structures, 114 (2013) 18-25. [7] H. Akramizadeh, S.M. Zahrai, M.S. Bozorgvar, Cooperative Coevolution Fuzzy Control of MR Damper for Damage Reduction of Structures, Amirkabir Journal of Civil Engineering, 49(4) (2018) 769-778, (In Persian). [8] M.A. Lackner, M.A. Rotea, Structural control of floating wind turbines, Mechatronics, 21(4) (2011) 704-719. [9] M.A. Lackner, M.A. Rotea, Passive structural control of offshore wind turbines, Wind energy, 14(3) (2011) 373-388. [10] E.M. He, Y.Q. Hu, Y. Zhang, G.L. Yin, Vibration and load suppression of offshore floating wind turbine, in: Advanced Materials Research, Trans Tech Publ, 2014, pp. 891-896. [11] B. Fitzgerald, B. Basu, S.R. Nielsen, Active tuned mass dampers for control of in‐plane vibrations of wind turbine blades, Structural Control and Health Monitoring, 20(12) (2013) 1377-1396. [12] S. Colwell, B. Basu, Tuned liquid column dampers in offshore wind turbines for structural control, Engineering structures, 31(2) (2009) 358-368. [13] J.-L. Chen, C.T. Georgakis, Spherical tuned liquid damper for vibration control in wind turbines, Journal of Vibration and Control, 21(10) (2015) 1875-1885. [14] E. Gücüyen, Analysis of offshore wind turbine tower under environmental loads, Ships and Offshore Structures, 12(4) (2017) 513-520. [15] B.Y. Dagli, Y. Tuskan, Ü. Gökkuş, Evaluation of offshore wind turbine tower dynamics with numerical analysis, Advances in Civil Engineering, 2018 (2018). [16] C. Sun, Semi-active control of monopile offshore wind turbines under multi-hazards, Mechanical Systems and Signal Processing, 99 (2018) 285-305. [17] A.S. Veletsos, B. Verbič, Vibration of viscoelastic foundations, Earthquake engineering & structural dynamics, 2(1) (1973) 87-102. [18] A.-Y. Tang, X.-F. Li, J.-X. Wu, K. Lee, Flapwise bending vibration of rotating tapered Rayleigh cantilever beams, Journal of Constructional Steel Research, 112 (2015) 1-9. [19] L. Li, Y. Li, H. Lv, Q. Liu, Flapwise dynamic response of a wind turbine blade in super-harmonic resonance, Journal of Sound and Vibration, 331(17) (2012) 4025-4044. [20] D. Ju, Q. Sun, Modeling of a wind turbine rotor blade system, Journal of Vibration and Acoustics, 139(5) (2017). [21] H. Jokar, M. Mahzoon, R. Vatankhah, Dynamic modeling and free vibration analysis of horizontal axis wind turbine blades in the flap-wise direction, Renewable Energy, 146 (2020) 1818-1832. [22] J. Arrigan, V. Pakrashi, B. Basu, S. Nagarajaiah, Control of flapwise vibrations in wind turbine blades using semi‐active tuned mass dampers, Structural Control and Health Monitoring, 18(8) (2011) 840-851. [23] C. Sun, Mitigation of offshore wind turbine responses under wind and wave loading: Considering soil effects and damage, Structural Control and Health Monitoring, 25(3) (2018) e2117. [24] C. Sun, V. Jahangiri, Fatigue damage mitigation of offshore wind turbines under real wind and wave conditions, Engineering Structures, 178 (2019) 472-483. [25] C. Huang, J. Arrigan, S. Nagarajaiah, B. Basu, Semi-active algorithm for edgewise vibration control in floating wind turbine blades, in: Earth and Space 2010: Engineering, Science, Construction, and Operations in Challenging Environments, 2010, pp. 2097-2110. [26] J. Jonkman, S. Butterfield, W. Musial, G. Scott, Definition of a 5-MW reference wind turbine for offshore system development, National Renewable Energy Lab.(NREL), Golden, CO (United States), 2009. [27] G. Yang, B. Spencer Jr, J. Carlson, M. Sain, Large-scale MR fluid dampers: modeling and dynamic performance considerations, Engineering structures, 24(3) (2002) 309-323. [28] A.J. Friedman, J. Zhang, B. Phillips, Z. Jiang, A. Agrawal, S. Dyke, J. Ricles, B. Spencer, R. Sause, R. Christenson, Accommodating MR damper dynamics for control of large scale structural systems, (2010). [29] C.A. Maniatakis, I. Taflampas, C. Spyrakos, Identification of near-fault earthquake record characteristics, in: The 14th World Conference on Earthquake Engineering, Citeseer, 2008. [30] M. rafiee, A. Mahdavian, N. Hassani, Evaluation of near-fault records and identifictions of pulses in it, in: 8th National Conference of Civil Engineering,https://civilica.com/doc/296599, 1393, (In Persian). | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,124 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,101 |
||