Tez detayları

Analysis and optimization of monopile type offshore wind turbines under wind and wave loading = Kazık tipi açık-yapı rüzgar türbinlerinin rüzgar ve dalga yükleri altında analizi ve optimizasyonu

Yazarlar:

Aydin, Can

Yayıncı:

Boğaziçi Üniversitesi

Ana Başlıklar:

İnşaat mühendisliği

Belge Tipi:

Tezler

Program Tipi:

Yüksek Lisans

Yayın Tarihi:

12/2010

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000068997

Anahtar sözcükler:

İnşaat Mühendisliği

Özet

The development of offshore wind technology is rapidly improving because of the energy need in the world. One of the main concerns about the design is to make an economically feasible offshore wind turbine system. The design of the support structure should be strong and stiff enough to endure the time varying wind and wave loads because the offshore wind turbines are very large structures and continuously subjected to the time varying loads.In this study, 5MW monopile type offshore wind turbine (OWT) was analyzed according to design guidelines. Cost optimization of monopile regarding to steel weight has been done. The standard analysis procedure for the OWT is such that the first structural natural frequency is far away from the first wave frequency to eliminate the resonance; however, it was found that there is an increase in the response of the structure significantly due to the higher wave harmonics (i.e 2nd and 3rd harmonics). Therefore, the results of the thesis may be valuable to designers in terms of the effects of higher wave harmonics on the structural response.It was found that higher wave harmonics can increase the overturning moment of the monopile (the most important design parameter) about 40% depending on the change in the wave period. The most important outcome of the optimization study was that change in the penetration depth of the monopile into the soil may result in 20% lighter i.e. cheaper structure.

Dünyadaki enerji ihtiyacından dolayı öncellikle açık-yapı rüzgar teknolojiside olmak üzere teknolojik gelişmeler her geçen gün artıyor. Açık-yapı rüzgar türbin tasarımındaki asıl amaçlardan biri sistemi ekonomik olarak uygun kılabilmektir. Açık-yapı rüzgar türbinleri çok büyük yapılar oldukları gibi sürekli olarak değişken rüzgar ve dalga yüklerine maruz kaldıkları için destek yapılarının bu değişken yüklere karşı yeterince dayanıklı ve direngen olması gerekir.Bu çalışmada, tasarım klavuzlarına göre analizin yapılması için 5MW lık kazık tipi açık-yapı rüzgar turbini (ART) seçildi. Çelik ağırlığına bağlı olarak maliyet optimizasyon çalışması yapıldı. ART için kullanılan standart analiz prosedürü; resonans etkisini gidermek için, yapının ilk doğal frekansını, dalganın ilk frekansından uzak olacak şekilde seçmektir. Fakat, yüksek dalga frekanlarından (2. ve 3. frekansları) dolayı, yapının tepkisi önemli derecede arttırdığı görüldü. Bu yüzden, belirtilen yüksek dalga frekanslarının yapıya etkisi ile bağlantılı sonuçların tasarımcılar için değerli olabileceği düşünülmektedir.Yüksek dalga frekansları, maksimum dalga periodunun değişimine bağlı olarak kazık tipi destek yapısının momentini (en önemli tasarım parametresi) yaklaşık %40 oranında arttırabileceği bulundu. Optimizasyon çalışmasının en önemli sonucu ise kazık derinliğinin toprak içindeki değişimiyle %20 oranında daha hafif ve daha ekonomik yapı elde edilebileceği olmuştur.

Tez detayları

Analysis and optimization of monopile type offshore wind turbines under wind and wave loading = Kazık tipi açık-yapı rüzgar türbinlerinin rüzgar ve dalga yükleri altında analizi ve optimizasyonu

Yazarlar: Aydin, Can

Yayıncı: Boğaziçi Üniversitesi

Ana Başlıklar: İnşaat mühendisliği

Belge Tipi: Tezler

Program Tipi: Yüksek Lisans

Yayın Tarihi: 12/2010

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2000068997