Dynamic Design Analysis of a Small Darrieus Wind Turbine

What is it about?

Darrieus is a type of Vertical Axis Wind Turbine, used to produce electrical power from the wind. The turbine is built of curved aerofoil blades mounted on a revolving shaft or framework. Darrieus turbine revolves thanks to Lift-driven Force generated from aerodynamic power. The main advantage of this machine is that the torque produced remains almost Fairly constant, even so the most inconvenient of Darrieus turbine its bad self-starting capability. Modal Analysis based on Finite Element Analysis Method is used to evaluate the dynamic characteristics of mechanical components of the Wind turbine structure. This technique allowed to understand a structure in terms of its natural characteristics (natural frequencies damping, and mode shapes). A structural mode constitutes association of a mode shape and a natural frequency. The vibrational modes of a structure are the shapes that the structure will vibrate in when excited. Modal analysis uses the overall mass and stiffness of a structure to find the various periods at which it will naturally resonate. داريوس هو نوع من توربينات الرياح ذات المحور العمودي، يستخدم لإنتاج الطاقة الكهربائية من الرياح. يتكون التوربين من شفرات انسيابية منحنية مثبتة على .عمود أو محور دوار يدور توربين بفضل القوة الدافعة الناتجة عن القوة الديناميكية الهوائية. الميزة الرئيسية لهذه الآلة هي أن عزم الدوران المنتج يظل تقريبًا ثابتا إلى حد ما، ومع ذلك فإن أكثر عيوب توربينات داريوس هي قدرتها الضعيفة على البدء الذاتي للدوران استخدام التحليل النموذجي لأوضاع التوربينة أثناء الاثارة المعتمد على طريقة تحليل العناصر المنتهية لتقييم الخصائص الديناميكية للمكونات الميكانيكية لهيكل توربينة الرياح. سمحت هذه التقنية بفهم الهيكل من حيث خصائصه الطبيعية (تخميد الترددات الطبيعية، أشكال الوضعيات، التخميد،...). تشكل وضعيات الهيكل . ارتباطًا وثيقا بين شكل الوضعية والتردد الطبيعي الأوضاع الاهتزازية للهيكل هي الأشكال التي يهتز فيها الهيكل عندما يثار بمؤثر ثم بترك حرا. يستخدم التحليل للوضعيات الكتلة الإجمالية وصلابة الهيكل للعثور على الفترات المختلفة التي سيتردد فيها الرنين بشكل طبيعي

Featured Image

Photo by Scott Graham on Unsplash

Photo by Scott Graham on Unsplash

Why is it important?

Modal analysis based on Finite Element Method, in developing stage, plays a vital role to understand and identify the mechanical dynamic nature of the wind turbine structure when it is subject essentially to wind speed excitation and left free.This technique, gives an idea how the structure will respond to any excitation at any particular frequency if the excitation frequency is close to any of its natural modes. Understanding resonance is crucial for solving issues of increased vibration to avoid failure and to ensure the safety and the durability of the wind turbine structure lifetime. تحليل الوضعيات للانشاءات المعتمد على طريقة العناصر المنتهية، في مرحلة التطوير، يلعب دورًا حيويًا لفهم وتحديد الطبيعة الديناميكية الميكانيكية لهيكل توربينات الرياح عندما يخضع بشكل أساسي لإثارة سرعة الرياح ثم يترك ليهتز بحرية. هذه التقنية تقدم فكرة عن كيفية سوف يستجيب الهيكل لأي إثارة عند أي تردد معين إذا كان تردد الإثارة قريبًا من أي من أوضاعه الطبيعية. يعد فهم الرنين أمرًا بالغ الأهمية لحل مشكلات الاهتزا المتزايد لتجنب فشل وانهيار المنشأة ولضمان سلامة .ومتانتها

Perspectives