Estudo do comportamento dinâmico de aerogeradores

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Castro Filho, Henrique Ataide Nery de
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: https://repositorio.unb.br/handle/10482/37040
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, 2019.
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spelling Estudo do comportamento dinâmico de aerogeradoresTurbinas eólicasComportamento dinâmicoRotor - velocidadeDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, 2019.Estruturas especiais, tais como turbinas eólicas, possuem características e apresentam comportamento significativamente diferente das estruturas convencionais de engenharia civil. Turbinas eólicas em geral são estruturas flexíveis e suscetíveis a deslocamentos consideráveis devido a vibrações externas. Assim, é de importância significativa analisar o comportamento dinâmico dessas estruturas. Considerando isso, o presente estudo tem como objetivo avaliar o desempenho dinâmico de turbinas eólicas através de dois modelos aproximados, investigando três condições diferentes e como cada uma delas afetará os resultados. Os três aspectos estudados são a influência da condição operacional (estacionada e rotativa), a influência do ISE e a influência da velocidade do rotor. A turbina eólica NREL 5MW será a fonte de propriedades para a torre, a nacele e o rotor. Os modelos utilizam multi-graus de liberdade para representar uma turbina eólica onshore de eixos horizontais; além disso, a abordagem Euler-Lagrangiana é usada para processar a análise dinâmica. O primeiro modelo foi desenvolvido usando pás rotativas modeladas como vigas contínuas. Todo o modelo tem 8 graus de liberdade. As pás são analisadas como um sistema de dois graus de liberdade, isto é, é possível vibrar nas direções no plano e fora do plano. Elas estão conectadas no centro da torre-nacele representada por uma mola de massa correspondente a um sistema de dois graus de liberdade, isto é, também pode ter vibrações nas direções no plano e fora do plano. O segundo modelo tem as mesmas características do primeiro; no entanto, é incluído nele uma fundação modelada como uma mola com rigidez rotacional bidirecional. Desta forma, é possível, a partir deste modelo, estudar a interação solo-estrutura (ISE). A rigidez do solo e as propriedades de amortecimento foram adquiridas a partir dos padrões da DNV/Risø e são usados como comparação. Uma carga de vento e um terremoto são usados como fonte de vibração para os modelos. O objetivo principal, então, é avaliar o impacto de três condições diferentes através da resposta dinâmica obtida dos dois modelos. A partir dos resultados, percebe-se que as respostas da turbina eólica na condição de operação são muito maiores do que aquelas na condição estacionada; A ISE pode afetar consideravelmente as respostas da torre; no entanto, não tem um efeito significativo nas vibrações que ocorrem no plano de rotação das pás. Por fim, percebe-se que a amplitude da resposta aumenta com a velocidade do rotor, em geral.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Special structures, such as wind turbines, have characteristics and exhibit significantly different behavior than conventional civil engineering structures. Wind turbines are generally flexible structures and susceptible to considerable displacement due to external vibrations. Thus, it is of significant importance to analyze the dynamic behavior of these structures. Considering this, the present study aims to evaluate the dynamic performance of wind turbines through two approximate models, investigating three different conditions and how each one will affect the results. The three studied aspects are the influence of the operational condition (parked and rotating), the influence of SSI and the influence of rotor speed. The NREL 5MW wind turbine will be the source of tower, nacelle and rotor properties. The models use multi-degrees of freedom to represent an onshore wind turbine of horizontal axes; in addition, the Euler-Lagrangian approach is used to process dynamic analysis. The first model was developed using rotary blades modeled as continuous beams. The whole model has 8 degrees of freedom. The blades are analyzed as a system of two degrees of freedom, that is, it is possible to vibrate in the directions in the plane and out of the plane. They are connected in the center of the tower-nacelle represented by a spring of mass corresponding to a system of two degrees of freedom, that is to say, also can have vibrations in the directions in the plane and outside the plane. The second model has the same characteristics as the first; however, a foundation shaped like a spring with bi-directional rotational stiffness is included therein. In this way, it is possible, from this model, to study the soil-structure interaction (SSI). Soil stiffness and damping properties were acquired from the DNV/Risø standards and are used as a comparison. A wind load and an earthquake are used as a source of vibration for the models. The main objective, then, is to evaluate the impact of three different conditions through the dynamic response obtained from the two models. From the results, it can be seen that the responses of the wind turbine in the operating condition are much larger than those in the parked condition; SSI can greatly affect tower responses; however, does not have a significant effect on the vibrations occurring in the plane of rotation of the blades. Finally, it is realized that the amplitude of the response increases with the velocity of the rotor, in general.Brito, José Luís Vital deAvila, Suzana MoreiraCastro Filho, Henrique Ataide Nery de2020-03-03T22:20:24Z2020-03-03T22:20:24Z2020-03-032019-07-08info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfCASTRO FILHO, Henrique Ataide Nery de. Estudo do comportamento dinâmico de aerogeradores. 2019. 99 f. il. Dissertação (Mestrado em Estruturas e Construção Civil)—Universidade de Brasília, Brasília, 2019.https://repositorio.unb.br/handle/10482/37040A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2023-07-13T19:21:14Zoai:repositorio.unb.br:10482/37040Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2023-07-13T19:21:14Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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