تاثیر میراگر ویسکوز در کنترل ارتعاشات برج مشبک تمام قد تحت نیروهای موج و باد در حوزه زمان

با گسترش مزارع باد فراساحلی در جهان و توربین ‌های بادی فراساحلی به منظور تولید انرژی برق، توجه به سازه‌ های نگهدارنده ‌ی توربین ‌های بادی و همچنین بهبود بهره‌ وری آنها با در نظر گرفتن شرایط نامنظم و تصادفی مناطق فراساحلی اهمیت ویژه ای دارد. در این مطالعه کارایی میراگر ویسکوز که به عنوان یکی از روش‌ های کنترلی غیرفعال درکنترل ارتعاشات سازه ‌های موجود و همچنین سکوهای دریایی شناخته شده است، در بهبود پاسخ یک برج مشبک تمام قد توربین بادی دریایی با استفاده از تحلیل در حوزه‌ ی زمان بررسی می‌شود. بدین‌منظور از چندین جانمایی میراگر به صورت قطری و در امتداد پایه ‌های سکو، به منظور تعیین بیشترین کارایی آن استفاده شده است.

سازه ی مورد بررسی که سکوی یک توربین بادی 5 MW در دریای شمال است، با استفاده از نرم ‌افزارهای Fast، Abaqus و Sap2000 مدل سازی شده و همچنین از مدل Simulink برای حل معادلات حرکت و تعیین پاسخ سازه‌ی برج مشبک که به صورت یک مدل برشی در نظر گرفته شد استفاد شده است، پاسخ های سازه با استفاده از آنالیزهای در حوزه زمان و تحت تحریکات توام موج و باد محاسبه شدند. به‌منظور اعمال نیروهای ناشی از باد و موج به ترتیب از طیف Kaimal و Pierson- moskowitz استفاده شده است، نیروهای هیدرودینامیکی ناشی از موج بر اساس تیوری موج خطی ایری و نیروهای آیرودینامیکی ناشی از باد براساس تیوری حرکت عنصر تیغه محاسبه شدند.

براساس پاسخ ‌های سازه در شرایط مختلف دریایی و با در نظرگرفتن حالتی از دریا با ارتفاع موج مشخصه 99354/1 متر و سرعت باد 12 متر بر ثانیه که منجر به بیشترین ارتعاشات در سازه موردنظر شده است، نتایج به دست آمده از پاسخ سازه‌ های مجهز به میراگر ویسکوز نشان می ‌دهد که در صورتی که المان ‌های فرعی قطری در ترازهای مشخصی از سازه حذف شدند و میراگر ویسکوز به صورت قطری جایگزین آنها شده است. ارتعاشات سازه کاهش قابل توجهی نداشته است و جابجایی نسبی ترازهایی از سازه که میراگر ویسکوز در آنجا قرار گرفته شده در مقایسه با سازه ‌ی بدون میراگر افزایش یافته است، به صورتی که جذر میانگین مربعات جابجایی تراز قرار گیری ناسل توربین بادی در یکی از مدل‌های سازه مجهز به میراگر در مقایسه با سازه بدون میراگر تا 19% افزایش یافته است، در حالی که نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد با در نظر گرفتن میراگرهای ویسکوز به صورت قایم و در امتداد پایه ‌های سکوی توربین بادی، جابجایی تراز قرار گیری ناسل توربین بادی کاهش قابل توجهی در مقایسه با مدل بدون میراگر داشته است.

با توجه به هندسه و رفتار طره‌ ای سازه ‌ی برج مشبک تمام قد که جابجایی نسبی طبقات در آن ناشی از دوران سازه است، با جانمایی میراگرهای ویسکوز به صورت قطری که با کاهش سختی سازه ‌ی سکو به دلیل حذف المان ‌های فرعی قطری همراه است میراگرها در استهلاک انرژی عملکرد مطلوبی نداشتند در صورتی که با جانمایی میراگر در راستای پایه‌ های سازه تاثیر بیشتری در استهلاک انرژی و کنترل ارتعاشات این سازه مشاهده شد. بکارگیری انواع مختلفی از سیستم ‌های کنترل ارتعاشات در بهبود پاسخ سازه ی برج مشبک تمام قد که سازه ی نگهدارنده ‌ی توربین بادی است می‌ تواند مورد پژوهش های آتی قرار گیرد.