Simulación de sistemas flexibles: el caso del aerogenerador

Abstract

En el presente trabajo se desarrolla un método numérico para la obtención las cargas de diseño de un aerogenerador. Para ello se plantea un esquema multibody para poder lidiar con componentes con diferentes requerimientos elásticos: grandes deformaciones en palas y despreciables en la góndola. Así pues, dependiendo de la deformación prevista de elemento, se utilizará una formulación flexible o rígida para optimizar el modelo. La formulación propuesta resuelve las ecuaciones del movimiento utilizando el método del observador local para poder disminuir la no linealidad del sistema. Los elementos flexibles (palas y torre) se modelizan cómo elementos de viga mientas que los más rígidos (góndola y buje) se evalúan como sólidos rígidos.

In the present work, a numerical method to obtain the design loads of a wind turbine is developed. For this, a multibody scheme able to deal with components with different elastic requirements is proposed: large deformations in blades and negligible in the nacelle. So, depending on the expected element¿s deformation, either a flexible or rigid formulation is to be used to optimize the model. The proposed formulation solves the equations of motion using the local observer frame method in order to decrease the system¿s non-linearity. The flexible elements (blades and tower) are modelled as beams, meanwhile the more rigid ones (nacelle and hub) are evaluated as rigid solids.

En el present treball es desenvolupa un mètode numèric per a l'obtenció les càrregues de disseny d'un aerogenerador. Per a això es planteja un esquema multibody per poder bregar amb components amb diferents requeriments elàstics: grans deformacions en pales i menyspreables en la gòndola. Així doncs, depenent de la deformació prevista d'element, s'utilitzarà una formulació flexible o rígida per optimitzar el model. La formulació proposta resol les equacions del moviment utilitzant el mètode de l'observador local per poder disminuir la no linealitat del sistema. Els elements flexibles (pales i torre) es modelitzen com elements de biga mentre que els més rígids (gòndola i rodet) s'avaluen com a sòlids rígids.