Modelado de interacción fluido-estructura de cargas estructurales y análisis de vida de fatiga de una turbina de corriente de marea
Autores: Zhang, Yuquan; Liu, Zhiqiang; Li, Chengyi; Wang, Xuemei; Zheng, Yuan; Zhang, Zhi; Fernandez-Rodriguez, Emmanuel; Mahfoud, Rabea Jamil
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelado de interacción fluido-estructura de cargas estructurales y análisis de vida de fatiga de una turbina de corriente de marea
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Confiabilidad
Turbinas de energía mareomotriz
Seguridad estructural
Estabilidad
Acoplamiento fluido-estructura
Velocidad de rotación de la turbina
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
Desarrollar turbinas de energía mareomotriz confiables de gran tamaño y capacidad se relaciona con la preservación de la seguridad estructural y estabilidad de las aspas. En este estudio, se aplicó un método de acoplamiento bidireccional fluido-estructura para analizar el rendimiento hidrodinámico y las características estructurales de la aspa de una turbina de corriente mareal. Los análisis se realizaron sobre los esfuerzos estructurales transitorios y estables, fatiga y deformaciones bajo la influencia de la profundidad del agua y la velocidad de rotación de la turbina. Las predicciones de rendimiento con y sin acoplamiento fluido-estructura son similares a las mediciones. El cambio en la profundidad del agua tiene poco efecto en el cambio de estrés y deformación de la aspa, mientras que el cambio en la velocidad de la turbina tiene el efecto más significativo en ella. Cuando la turbina acaba de arrancar, el aspa estará sujeta a un cambio repentino de carga. Esto se debe al aumento en la velocidad de la turbina, lo que resulta en la carga repentina. Similar a la tendencia del estrés de la aspa, el factor de seguridad del aspa es más bajo cerca de la raíz del aspa, y el cambio en la velocidad de la turbina tiene un impacto más significativo en la seguridad de la estructura del aspa. Sin embargo, el número de ciclos de estrés en el aspa a diferentes velocidades de rotación está dentro del rango de seguridad.
Descripción
Desarrollar turbinas de energía mareomotriz confiables de gran tamaño y capacidad se relaciona con la preservación de la seguridad estructural y estabilidad de las aspas. En este estudio, se aplicó un método de acoplamiento bidireccional fluido-estructura para analizar el rendimiento hidrodinámico y las características estructurales de la aspa de una turbina de corriente mareal. Los análisis se realizaron sobre los esfuerzos estructurales transitorios y estables, fatiga y deformaciones bajo la influencia de la profundidad del agua y la velocidad de rotación de la turbina. Las predicciones de rendimiento con y sin acoplamiento fluido-estructura son similares a las mediciones. El cambio en la profundidad del agua tiene poco efecto en el cambio de estrés y deformación de la aspa, mientras que el cambio en la velocidad de la turbina tiene el efecto más significativo en ella. Cuando la turbina acaba de arrancar, el aspa estará sujeta a un cambio repentino de carga. Esto se debe al aumento en la velocidad de la turbina, lo que resulta en la carga repentina. Similar a la tendencia del estrés de la aspa, el factor de seguridad del aspa es más bajo cerca de la raíz del aspa, y el cambio en la velocidad de la turbina tiene un impacto más significativo en la seguridad de la estructura del aspa. Sin embargo, el número de ciclos de estrés en el aspa a diferentes velocidades de rotación está dentro del rango de seguridad.