Αριθμητική προσομοίωση και παραμετρική διερεύνηση βάσης πυλώνων ανεμογεννητριών μορφής τριπόδου

Μαυραγάνης, Αναστάσιος; Mavraganis, Anastasios

dc.contributor.author	Μαυραγάνης, Αναστάσιος	el
dc.contributor.author	Mavraganis, Anastasios	en
dc.date.accessioned	2021-09-02T07:52:15Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53774
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.21472
dc.rights	Default License
dc.subject	Βάση πυλώνων ανεμογεννητριών	el
dc.subject	Τρίποδο	el
dc.subject	Μεταλλική κατασκευή	el
dc.subject	Αριθμητική προσομοίωση	el
dc.subject	Παραμετρική διερεύνηση	el
dc.subject	Base for wind turbine towers	en
dc.subject	Tripod	en
dc.subject	Steel structure	en
dc.subject	Numerical simulation	en
dc.subject	Parametric analysis	en
dc.title	Αριθμητική προσομοίωση και παραμετρική διερεύνηση βάσης πυλώνων ανεμογεννητριών μορφής τριπόδου	el
dc.title	Numerical simulation and parametric analysis of tripod base for wind turbine towers	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Δομοστατική μηχανική	el
heal.classification	Μεταλλικές κατασκευές	el
heal.classification	Structural engineering	en
heal.classification	Steel structures	en
heal.dateAvailable	2022-09-01T21:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-14
heal.abstract	Στην σύγχρονη εποχή, όπου η ζήτηση ενέργειας διαρκώς μεγαλώνει, παρατηρείται έντονο ενδιαφέρον στην αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και ιδίως της αιολικής ενέργειας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την επιτακτική ανάγκη για διερεύνηση διαφόρων κρίσιμων θεμάτων που σχετίζονται με τον σχεδιασμό, την κατασκευή και λειτουργία των ανεμογεννητριών. Με την εξέλιξη της τεχνογνωσίας και την προσπάθεια να αξιοποιηθεί καλύτερα το αιολικό δυναμικό το μέγεθος των ανεμογεννητριών διαρκώς αυξάνεται, τόσο ως προς το ύψος του πυλώνα όσο και ως προς το μήκος των πτερυγίων τους. Αυτό έχει ως επακόλουθο την αύξηση του μεγέθους των φορτίων που καταπονούν τα δομικά μέρη των ανεμογεννητριών. Συνεπώς η μελέτη της απόκρισης των επιμέρους δομικών μελών της κατασκευής κρίνεται αναγκαία. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της μηχανικής συμπεριφοράς και η παραμετρική διερεύνηση του τριπόδου στη βάση του πυλώνα μιας ανεμογεννήτριας με τη βοήθεια κατάλληλων αριθμητικών προσομοιωμάτων. Αρχικά με την χρήση κατάλληλου λογισμικού πεπερασμένων στοιχείων προσομοιώθηκε ο υπό εξέταση φορέας ούτως ώστε να γίνουν οι απαραίτητες υπολογιστικές αναλύσεις. Ο φορέας αποτελείται από ένα κεντρικό κατακόρυφο στέλεχος, δύο ομάδες άνω και κάτω κεκλιμένων μελών και ένα γωνιακό μέλος σε κάθε ένα από τα τρία τμήματα του τριπόδου. Η στήριξη του φορέα επιτυγχάνεται με ζεύγη πασσάλων θεμελίωσης κάτω από κάθε γωνιακό μέλος, συνδεόμενων μέσω κεφαλόδεσμου. Η προσομοίωση του κατακόρυφου στελέχους και των κεκλιμένων, γωνιακών μελών γίνεται με χρήση γραμμικών πεπερασμένων στοιχείων κοίλης κυκλικής διατομής, ενώ η προσομοίωση των πασσάλων θεμελίωσης και του κεφαλόδεσμου μέσω της χρήσης γραμμικών στοιχείων κυκλικής και ορθογωνικής διατομής αντίστοιχα. Η προσομοίωση του εδάφους έγινε με χρήση κατάλληλων ελατηρίων μη γραμμικής συμπεριφοράς κατά μήκος των γραμμικών στοιχείων των πασσάλων και κεφαλόδεσμων. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ιδιομορφικής ανάλυ-σης του φορέα κατά την οποία έχουν αφαιρεθεί οι πάσσαλοι, οι κεφαλόδεσμοι και τα ελατήρια για την αποφυγή φαινομένων μη γραμμικότητας. Ακολούθως παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων για τρία βασικά σενάρια φόρτισης, στα οποία εξετάζονται οι μετατοπίσεις στην κορυφή του τριπόδου και του κεφαλόδεσμου καθώς και τα διαγράμματα εντατικών μεγεθών των επιμέρους μελών, μέσω των οποίων εκτιμάται η συνολική απόκριση της κατασκευής. Τέλος πραγματοποιείται διερεύνηση της απόκρισης της συνολικής κατασκευής μέσω της μεταβολής ορισμένων κρίσιμων παραμέτρων. Πιο συγκεκριμένα επιλέγονται τρεις γενικές κατηγορίες παραμετρικών αναλύσεων που σχετίζονται με την γεωμετρία των επιμέρους μελών του τριπόδου, το έδαφος θεμελίωσης και τα φορτία σχεδιασμού. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν παρουσιάζονται σε συγκριτικά διαγράμματα ούτως ώστε να προκύψουν ασφαλή συμπεράσματα για την συνολική συμπεριφορά της κατασκευής.	el
heal.abstract	In our era, when the demand for energy is constantly growing, there is a strong interest in the utilization of renewable energy sources and especially wind energy. This results in the urgent need to address various critical issues related to the design, construction and operation of wind turbines. With the development of know-how and the effort to make better use of the wind potential, the size of the wind turbines is constantly increasing, both in terms of the height of the pylon and in terms of the length of their blades. This results in an increase in the size of the loads exerted on the wind turbine components. Therefore the study of the response of the individual structural components of the construction is considered necessary. The purpose of this dissertation is to study the mechanical behavior and parametric investigation of the tripod at the base of a wind turbine tower with the help of appropriate numerical simulations. Initially, with the use of appropriate finite element analysis software, the structure under examination was simulated in order to make the necessary computational analyses. The structure consists of a central vertical component, two groups of upper and lower inclined components and an angular component in each of the three parts of the tripod. The support of the structure is achieved by pairs of foundation piles, under each angular component, restrained by their pilecap. The simulation of the vertical stem and the inclined, angular members is done using linear finite elements of pipe cross section while the simulation of the foundation piles and the pilecap is done through the use of linear elements of circular and rectangular cross section respectively. The soil was simulated using suitable non-linear line springs along the linear elements of the piles and pilecaps. Next results of modal analysis of the structure are presented, during which the piles, pilecaps and springs have been removed to avoid non-linearity phenomena. The results of the analyzes for three basic load scenarios are then described, in which the displacements at the top of the tripod and the pilecap are examined as well as the axial, shear force and bending moment diagrams of the individual components, through which the overall response of the construction is estimated. Finally, the response of the overall structure is tested through changing some critical parameters. In particular, three general categories of parametric analyses are selected related to the geometry of the individual components of the tripod, the soil foundation and the design loads. The results are presented in comparative diagrams so as to draw safe conclusions about the overall behavior of the construction.	en
heal.advisorName	Γαντές, Χάρης	el
heal.committeeMemberName	Αβραάμ, Τάσος	el
heal.committeeMemberName	Θανόπουλος, Παύλος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false