Σχεδιασμός πλωτού σημαντήρα τύπου ιστού για τη στήριξη ανεμογεννήτριας μέσω συζευγμένης προσομοίωσης αεροδυναμικών-υδροδυναμικών φορτίων και δυναμικής συμπεριφοράς της κατασκευής

• Κύριος συγγραφέας: Καραγεωργόπουλος, Ευάγγελος
• Άλλοι συγγραφείς: Δήμας, Αθανάσιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2016
• Θέματα: Σχεδιασμός πλωτού σημαντήρας τύπου ιστού; Πλωτή ανεμογεννήτρια; Συζευγμένη προσομοίωση; Αεροδυναμικά-υδροδυναμικά φορτία; Wind turbine; Spar buoy; FAST code; Fluid-structure interaction; Hywind; NREL; Coupled simulation; Hydrodynamic-aerodynamic forces; 532.25

Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η βελτιστοποίηση του σχεδιασμού της πλατφόρμας υποστήριξης θαλάσσιας ανεμογεννήτριας τύπου ιστού σημαντήρα (Spar-Buoy), μέσω του αεροελαστικού προγράμματος προσομοίωσης FAST, για περιβαλλοντικές συνθήκες που επικρατούν στις ελληνικές θάλασσες. Η διάμετρος του πύργου της ανεμογεννήτριας που εξετάζεται είναι 6,5m, το ύψος του πύργου είναι 90m και η διάμετρος του δίσκου που διαγράφει η κίνηση των πτερυγίων είναι 126m. Τρείς διαφορετικές γεωμετρίες για την πλωτή πλατφόρμα υποστήριξης της ανεμογεννήτριας, τύπου ιστού σημαντήρα (Spar-Buoy), εξετάστηκαν η πρώτη με βύθισμα 120m, η δεύτερη με βύθισμα 100m και η τελευταία με βύθισμα 90m. Και στις τρείς περιπτώσεις οι πλωτές ανεμογεννήτριες αγκυρώνονται με τρείς αλυσίδες-καλώδια αγκύρωσης. Οι προσομοιώσεις εκτελέστηκαν για ταχύτητες ανέμου (U10) με εύρος από 0 έως 11 Bft. Το εύρος των 0-8 Bft αντιστοιχεί στην κατάσταση κανονικής λειτουργίας της ανεμογεννήτριας, ενώ για το εύρος των 9-11 Bft η ανεμογεννήτρια έχει τεθεί εκτός λειτουργίας. Τέσσερις διαφορετικές περιπτώσεις εισερχόμενων ετήσιων κυματισμών φασματικού μοντέλου JONSWAP εξετάστηκαν με ύψος κύματος, (Hs), 2.5m, 3.68m, 4.5m και 8m, οι οποίες προκλήθηκαν από ανέμους ταχύτητας 7, 8, 9 και 11 Bft, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα περιλαμβάνουν, στις τρείς διευθύνσεις x, y και z, τις γραμμικές κινήσεις (Surge, Sway και Heave), τις περιστροφικές κινήσεις (Roll, Pitch και Yaw), τις αντίστοιχες επιταχύνσεις της πλατφόρμας και τις αντίστοιχες δυνάμεις στη βάση του πύργου της ανεμογεννήτριας. Με βάσει τα αποτελέσματα, παρατηρείται ότι ο άνεμος είναι η κύρια αιτία κίνησης της πλωτής ανεμογεννήτριας και όχι τόσο ο προσπίπτων κυματισμός. Οι κινήσεις τις πλωτής πλατφόρμας για ενεργοποιημένη κατάσταση της ανεμογεννήτριας παρουσιάζονται εντονότερες έως την περίπτωση έντασης ανέμου 4Bft ενώ στη συνέχεια μειώνονται παρόλο την αύξηση της ταχύτητας του ανέμου. Αντίθετα για απενεργοποιημένη κατάσταση της ανεμογεννήτριας οι κινήσεις της πλατφόρμας παρουσιάζονται εντονότερες με την αύξηση της ένταση του ανέμου όμως λαμβάνουν μικρότερες τιμές. Το αποδοτικότερο διάστημα λειτουργίας της ανεμογεννήτριας ως προς την ένταση του ανέμου είναι μεταξύ των 3Bft και 8Bft. Τέλος, δεν υπάρχουν σημαντικές διαφορές στη συμπεριφορά των τριών πλωτών ανεμογεννητριών με διαφορετικό βύθισμα.