Tagebuch des fondamentaux de l'énergie renouvelable et des applications
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Abstrait

Examen des conditions de chargement in situ pour la modélisation mathématique des pales d'éoliennes asymétriques

Bardsley A, Whitty JPM, Howe J et Francis J

Cet article passe en revue les solutions généralisées à l'équation classique du moment de poutre pour résoudre les champs de déflexion et de déformation des pales composites d'éoliennes. Une fonctionnelle de moment généralisée est présentée pour modéliser efficacement le moment en tout point d'une pale/poutre en utilisant des cas de charge in situ. Les modèles supposent que les composants sont construits à partir de matériaux composites quasi-isotropes dans le plan d'un module d'élasticité global de 42 GPa. Les solutions exactes pour le déplacement et les déformations d'un profil aérodynamique ajusté à celui présenté dans la littérature et comparé à un autre défini par la transformée de Joukowski. Les modèles sans nervures de raidissement ont entraîné des déflexions des pales qui dépassaient les critères de code de conception généralement acceptables. Chacun des modèles développés a été rigoureusement validé via des solutions numériques (Runge-Kutta) d'une équation différentielle identique utilisée pour dériver les modèles analytiques présentés. Les résultats obtenus à partir des codes de conception robustes, écrits dans le logiciel d'aide à la conception (CAS) open source Maxima, se révèlent congruents avec les simulations utilisant les codes d'éléments finis (FE) commerciaux ANSYS ainsi que des données expérimentales. L'une des implications majeures du traitement théorique est que ces solutions peuvent désormais être utilisées dans les codes de conception pour maximiser la résistance des composants analogues, utilisés dans l'aérospatiale et plus particulièrement dans les secteurs des énergies renouvelables, tout en réduisant considérablement leur poids et donc leur coût. Les conditions de chargement in situ les plus réalistes pour une pale dynamique et une pale stationnaire sont présentées, et se révèlent uniques en fonction du rapport optimal de vitesse de pointe de la pale, des dimensions de la pale et de la vitesse du vent.