Στην παρούσα εργασία πραγματοποιείται η μελέτη της δομικής συμπεριφοράς μιας ανεμογεννήτριας πολύ μεγάλου ύψους αναφορικά με τις αναπτυσσόμενες τάσεις και μετακινήσεις κατά την φάση λειτουργίας της υπό διάφορες συνθήκες φόρτισης. Τα προσδοκόμενα αποτελέσματα είναι η επιβεβαίωση λειτουργίας της ανεμογεννήτριας στην ελαστική περιοχή, υπό δυναμικό φορτίο ανέμου διαφόρων ταχυτήτων σε συνδυασμό με σεισμική διέγερση, χωρίς να αναπτύσσονται πλαστικές παραμορφώσεις που μπορούν να διακινδυνεύσουν την εύρρυθμη λειτουργία της. Αρχικά συλλεχθηκαν τα γεωμετρικά στοιχεία τόσο του πύργου της ανεμογγενήτριας όσο και των μηχανολογικών εξαρτημάτων που συμμετέχουν ουσιαστικά στην δομική της συμπεριφορά, όπως τα πτερύγια και η νασέλα που αποτελούν βασικό μέρος της συγκεντρωμένης μάζα στην κορυφή του πύργου της ανεμογεννήτριας. Στη συνέχεια συγκεντρώθηκαν στοιχεία που αφορούν τα χρησιμοποιούμενα υλικά καθώς επίσης και τις συνοριακές συνθήκες της πραγματικής κατασκευής. Βάση των ανωτέρω, αναπτύχθηκε μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων με κατάλληλη διακριτοποίηση σε εμπορικό λογισμικό το οποίο προσομειώνει \το συνολικό δομικό σύστημα της ανεμογεννήτριας. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε μια βελτιστοποίηση του αρχικού μοντέλου του στύλου της ανεμογεννήτριας έτσι ώστε να υποβαθμιστούν οι ιδιομορφές ύβωσης/στρέβλωσης πέρα από τις 10 πρώτες ιδιομορφές της κατασκευής τοποθετώντας μεταλλικά διαφράγματα καθ’ ύψος. Στη συνέχεια υπολογίστηκαν τα ασκούμενα φορτία στον πύργο της ανεμογεννήτριας, τα ίδια βάρη των μηχανικών εξαρτημάτων και τα φορτία ανέμου για διάφορες ταχύτητες, έως αστοχία του πύργου. Τέλος, χρησιμοποιήθηκε τροποποιημένο το ελαστικό φάσμα απόκρισης όπως ορίζει ο Ευρωκώδικας για τον υπολογισμό των σεισμικών φορτίων. Οι φορτίσεις καθώς επίσης και συνδυασμός αυτών εισήχθησαν στο μοντέλο πεπερασμένων και πραγματοποιηθηκαν όλες οι απαραίτητες αναλύσεις λαμβάνοντας ως αποκρίσεις μεγέθη μετατοπίσεων, παραμορφώσεων και τάσεων κριτηρίου αστοχίας Von Mises. Τέλος, πραγματοποιείται ενδεικτική διαστασιολόγηση της θεμελίωσης του πύργου.
In the present work the study of the structural behavior of a very high wind turbine with respect to the developing stresses and displacements during operation under different loading conditions is carried out. The expected results are the confirmation of the operation of the wind turbine in the elastic region, under dynamic wind load of different velocities in combination with seismic excitation, without developing plastic deformations that can jeopardize its smooth operation. Initially, the geometry of both the wind turbine tower and the mechanical components that are essentially involved in its structural behavior were collected, such as the blades and the nacelle, which are a key part of the concentrated mass at the top of the wind turbine tower. Data were then collected on the materials used as well as the boundary conditions of the actual construction. Based on the above, a finite element model was developed with appropriate discretization in commercial software that simulates the overall structural system of the wind turbine. An optimization of the original model of the wind turbine tower was then carried out in order to degrade the torsional eigenvalues beyond the first 10 eigenmodes of the construction by placing metal diaphragms along the height. Then the applied loads on the wind turbine tower, the dead loads of the mechanical components and the wind loads for different velocities, up to the failure of the tower were calculated. Finally, a modified elastic response spectrum as defined by the Eurocode for the calculation of seismic loads was used. The loads as well as their combination were introduced in the finite model and all the necessary analyzes were performed taking as responses the magnitudes of displacement, deformations and stresses of the Von Mises failure criterion. Finally, an indicative dimensioning of the foundation of the tower is carried out.
ΜΕΛΕΤΗ ΔΟΜΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΝΕΜΟΓΕΝΝΗΤΡΙΑΣ ΠΟΛΥ ΜΕΓΑΛΟΥ ΥΨΟΥΣ