Dynamic instability in tapered beams under wind excitation

Message:
Abstract:
Dynamic modeling of beams under aerodynamic loading is extremely important in many engineering applications. So the objective of this paper is to present a new approach to model and simulate the time domain response of tapered cantilever beams with airfoil cross section to wind excitation. The extended Hamilton’s principles along with the Euler-Bernoulli assumptions are utilized to derive the Partial Differential Equation (PDE) governing the deflection of the beam. A new finite difference based algorithm is proposed for finding the mode-shapes as well as the natural frequencies of the beam. These mode-shapes are then used in a Galerkin projection procedure to convert the PDE governing the system’s behavior into strongly coupled nonlinear Ordinary Differential Equations (ODEs). The aerodynamic loadings are modeled using the open source code of XFOIL. The blade of an under developed 100KW wind turbine is considered as a case study. The results reveal that even a single mode approximation is accurate enough in predicting the beam’s dynamic exposed to wind excitation. It was also observed that the instability speed of beams with higher modal damping is considerably higher than those with lower modal damping. The knowledge resulting from this effort is expected to enable the analysis, optimization, and synthesis of tapered cantilever beams for improved dynamic performance.
Language:
Persian
Published:
Modares Mechanical Engineering, Volume:15 Issue: 3, 2015
Pages:
153 to 161
magiran.com/p1365005  
دانلود و مطالعه متن این مقاله با یکی از روشهای زیر امکان پذیر است:
اشتراک شخصی
با عضویت و پرداخت آنلاین حق اشتراک یک‌ساله به مبلغ 1,390,000ريال می‌توانید 70 عنوان مطلب دانلود کنید!
اشتراک سازمانی
به کتابخانه دانشگاه یا محل کار خود پیشنهاد کنید تا اشتراک سازمانی این پایگاه را برای دسترسی نامحدود همه کاربران به متن مطالب تهیه نمایند!
توجه!
  • حق عضویت دریافتی صرف حمایت از نشریات عضو و نگهداری، تکمیل و توسعه مگیران می‌شود.
  • پرداخت حق اشتراک و دانلود مقالات اجازه بازنشر آن در سایر رسانه‌های چاپی و دیجیتال را به کاربر نمی‌دهد.
دسترسی سراسری کاربران دانشگاه پیام نور!
اعضای هیئت علمی و دانشجویان دانشگاه پیام نور در سراسر کشور، در صورت ثبت نام با ایمیل دانشگاهی، تا پایان فروردین ماه 1403 به مقالات سایت دسترسی خواهند داشت!
In order to view content subscription is required

Personal subscription
Subscribe magiran.com for 70 € euros via PayPal and download 70 articles during a year.
Organization subscription
Please contact us to subscribe your university or library for unlimited access!