Un enfoque de diseño generativo para la optimización dinámica de estructuras de soporte de generadores eléctricos de turbinas eólicas de transmisión directa en alta mar de múltiples megavatios utilizando análisis modal
Autores: Gonzalez-Delgado, Daniel; Jaen-Sola, Pablo; Oterkus, Erkan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un enfoque de diseño generativo para la optimización dinámica de estructuras de soporte de generadores eléctricos de turbinas eólicas de transmisión directa en alta mar de múltiples megavatios utilizando análisis modal
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía eólica
Palabras clave
Técnicas de diseño generativo
Fabricación aditiva
Procesos de optimización estructural
Turbina eólica marina
Estructura del rotor del generador
Análisis modal
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Las técnicas de diseño generativo junto con el rápido desarrollo de la fabricación aditiva representan una revolución en el campo de los procesos de optimización estructural. En este estudio, se integró un análisis estructural estático y modal para impulsar un proceso de optimización de diseño generativo multiobjetivo para la estructura del rotor de un generador eléctrico de turbina eólica offshore de 3 MW con accionamiento directo. Este novedoso enfoque de optimización implementa un proceso automatizado de ajuste a propósito que incluye un análisis estructural estático y un análisis modal como entrada para el algoritmo de estrategia de optimización, permitiendo la exploración de una amplia gama de topologías no convencionales. Si se compara con la simple estructura de disco del rotor del generador, los resultados obtenidos utilizando este método innovador lograron más del 7% de reducción de peso y un incremento del 39% en el rango operativo del generador con el consiguiente crecimiento en la capacidad de captura de energía de la turbina eólica. Además, este enfoque genera una gran cantidad de información de análisis estructural, crucial en una etapa temprana del desarrollo de proyectos a gran escala para un esquema rentable.
Descripción
Las técnicas de diseño generativo junto con el rápido desarrollo de la fabricación aditiva representan una revolución en el campo de los procesos de optimización estructural. En este estudio, se integró un análisis estructural estático y modal para impulsar un proceso de optimización de diseño generativo multiobjetivo para la estructura del rotor de un generador eléctrico de turbina eólica offshore de 3 MW con accionamiento directo. Este novedoso enfoque de optimización implementa un proceso automatizado de ajuste a propósito que incluye un análisis estructural estático y un análisis modal como entrada para el algoritmo de estrategia de optimización, permitiendo la exploración de una amplia gama de topologías no convencionales. Si se compara con la simple estructura de disco del rotor del generador, los resultados obtenidos utilizando este método innovador lograron más del 7% de reducción de peso y un incremento del 39% en el rango operativo del generador con el consiguiente crecimiento en la capacidad de captura de energía de la turbina eólica. Además, este enfoque genera una gran cantidad de información de análisis estructural, crucial en una etapa temprana del desarrollo de proyectos a gran escala para un esquema rentable.