To effectively calculate the dynamic response of wind turbine rotors, the present paper proposes fast and reliable, Fluid-Structure Interaction (FSI) tool AEOLIAN (AErOeLastic sImulAtioN) able to handle complex geometries within the framework of MATLAB Simulink/Simscape-Multibody©. Specifically, a two-way strongly-coupled partitioned FSI approach is herein described and validated against literature results concerning NREL 5 MW horizontal axis wind turbine rotor in different operating conditions of increasing complexity. Limiting the interest to the design and nearly-design working conditions, conventional Blade Element Momentum (BEM) theory is coupled with a Lumped Mass approach combined with a MultiBody-based discretization method. Throughout the paper, AEOLIAN results shall concern bottom-fixed conditions at uniform and sheared inflow, as well as a floating set of computations considering pitch and surge motions. AEOLIAN computations shall be compared to a host of available results, of varied fidelity. Through a detailed assessment, limits and potentialities of this aeroelastic formulation are shown.

Per calcolare in modo efficace la risposta dinamica dei rotori delle turbine eoliche, il presente articolo propone una struttura fluida veloce e affidabile Strumento di interazione (FSI) AEOLIAN (AErOeLastic sImulAtioN) in grado di gestire geometrie complesse nell'ambito di MATLAB Simulink/Simscape-Multibody©. Nello specifico, qui viene presentato un approccio FSI partizionato e fortemente accoppiato a due vie descritto e validato rispetto ai risultati della letteratura riguardanti il rotore di una turbina eolica ad asse orizzontale NREL da 5 MW in diversi funzionamenti condizioni di crescente complessità. Limitare l'interesse al progetto e alle condizioni di lavoro quasi progettuali, convenzionali La teoria Blade Element Momentum (BEM) è accoppiata con un approccio Lumped Mass combinato con un approccio MultiBody metodo di discretizzazione. In tutto il documento, i risultati delle EOLIE riguarderanno le condizioni fisse del fondo in condizioni uniformi e trasversali afflusso, nonché una serie mobile di calcoli che considerano i movimenti di beccheggio e di impennata. Verranno confrontati i calcoli EOLIANI a una serie di risultati disponibili, di varia fedeltà. Attraverso una valutazione dettagliata, limiti e potenzialità di questo aeroelastico vengono mostrate le formulazioni

Assessment of a fast and versatile aeroelastic platform for on/off-shore wind turbine analysis / Aryan, N.; Greco, L.; Testa, C.. - (2023), pp. -332. [10.1049/icp.2023.1587].

Assessment of a fast and versatile aeroelastic platform for on/off-shore wind turbine analysis

Aryan, N.
Primo
Membro del Collaboration Group
;
2023

Abstract

To effectively calculate the dynamic response of wind turbine rotors, the present paper proposes fast and reliable, Fluid-Structure Interaction (FSI) tool AEOLIAN (AErOeLastic sImulAtioN) able to handle complex geometries within the framework of MATLAB Simulink/Simscape-Multibody©. Specifically, a two-way strongly-coupled partitioned FSI approach is herein described and validated against literature results concerning NREL 5 MW horizontal axis wind turbine rotor in different operating conditions of increasing complexity. Limiting the interest to the design and nearly-design working conditions, conventional Blade Element Momentum (BEM) theory is coupled with a Lumped Mass approach combined with a MultiBody-based discretization method. Throughout the paper, AEOLIAN results shall concern bottom-fixed conditions at uniform and sheared inflow, as well as a floating set of computations considering pitch and surge motions. AEOLIAN computations shall be compared to a host of available results, of varied fidelity. Through a detailed assessment, limits and potentialities of this aeroelastic formulation are shown.
2023
7th Offshore Energy & Storage Symposium (OSES 2023)
978-1-83953-922-0
Per calcolare in modo efficace la risposta dinamica dei rotori delle turbine eoliche, il presente articolo propone una struttura fluida veloce e affidabile Strumento di interazione (FSI) AEOLIAN (AErOeLastic sImulAtioN) in grado di gestire geometrie complesse nell'ambito di MATLAB Simulink/Simscape-Multibody©. Nello specifico, qui viene presentato un approccio FSI partizionato e fortemente accoppiato a due vie descritto e validato rispetto ai risultati della letteratura riguardanti il rotore di una turbina eolica ad asse orizzontale NREL da 5 MW in diversi funzionamenti condizioni di crescente complessità. Limitare l'interesse al progetto e alle condizioni di lavoro quasi progettuali, convenzionali La teoria Blade Element Momentum (BEM) è accoppiata con un approccio Lumped Mass combinato con un approccio MultiBody metodo di discretizzazione. In tutto il documento, i risultati delle EOLIE riguarderanno le condizioni fisse del fondo in condizioni uniformi e trasversali afflusso, nonché una serie mobile di calcoli che considerano i movimenti di beccheggio e di impennata. Verranno confrontati i calcoli EOLIANI a una serie di risultati disponibili, di varia fedeltà. Attraverso una valutazione dettagliata, limiti e potenzialità di questo aeroelastico vengono mostrate le formulazioni
Wind Turbine, Fluid Structure Interaction, BEM Aerodynamics, Lumped Mass modelling
02 Pubblicazione su volume::02a Capitolo o Articolo
Assessment of a fast and versatile aeroelastic platform for on/off-shore wind turbine analysis / Aryan, N.; Greco, L.; Testa, C.. - (2023), pp. -332. [10.1049/icp.2023.1587].
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