Ανάλυση αεροελαστικής ευστάθειας ανεμογεννήτριας οριζοντίου άξονα, σε συνθήκες δυναμικής ή αεροδυναμικής ανισοτροπίας - εφαρμογή της θεωρίας Floquet - Τζαβέλλα, Κυριακή (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Εργαστήριο Αεροδυναμικής, 2017)
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός υπολογιστικού εργαλείου το οποίο θα εξετάζει την ευστάθεια ανεμογεννήτριας οριζοντίου άξονα, με εφαρμογή της θεωρίας Floquet. Για να γίνει αυτό χρησιμοποιηθήκε ένα αεροελαστικό πρότυπο για την προσομοίωση της συμπεριφοράς της ανεμογεννήτριας, το οποίο βασίζεται στη λογική των συγκεντρωμένων ελαστικών ιδιοτήτων (lumped properties) για την αναπαράσταση των τμημάτων της κατασκευής (πτερύγια, αξονικό σύστημα, πύργος). Η μοντελοποίηση έγινε με ένα σύστημα 16 βαθμών ελευθερίας. Στην κορυφή του πύργου 3 βαθμοί ελευθερίας συνδέονται με την στροφή στον κάθε άξονα (roll, tilt, yaw) και 2 βαθμοί ελευθερίας αναφέρονται στην μπρος πίσω και την πλευρική του μετατόπιση. Άλλοι 2 βαθμοί ελευθερίας συνδέονται με την γωνιακή απόκλιση του άξονα του δρομέα, ένας στην θέση της πλήμνης και ένας στη θέση της γεννήτριας. Τέλος ορίζονται 3 βαθμοί ελευθερίας για κάθε πτερύγιο, για τις γωνιακές αποκλίσεις του πτερυγίου στην κατεύθυνση πτερύγισης (flap) και κατά την κατεύθυνση περιστροφής (edge), αλλά και για τη γωνία κλίσης pitch του κάθε πτερυγίου. Για τη διατύπωση των εξισώσεων του συστήματος χρησιμοποιούνται οι εξισώσεις Lagrange. Στο σύστημα αυτό εφαρμόζονται οι σχέσεις μετασχηματισμού Coleman. Με αυτόν τον τρόπο μεταφέρεται το πρόβλημα σε μη στρεφόμενο σύστημα συντεταγμένων. Στη συνέχεια πραγματοποιείται ιδιοδιανυσματική ανάλυση για τον προσδιορισμό των ιδιοτιμών και των ιδιοσυχνοτήτων των βαθμών ελευθερίας. Τέλος εφαρμόζεται υπολογιστικά η θεωρία Floquet και χρησιμοποιείται για την εξέταση της ευστάθειας αυτού του συστήματος. Η παραπάνω θεωρία επιτρέπει τη διαχείριση περιοδικών συστημάτων χωρίς να απαιτείται μετασχηματισμός τους. Η αποτελεσματικότητά της πιστοποιείται μετά από σύγκριση των αποτελεσμάτων με τα αντίστοιχα της λύσης Coleman. Στη συνέχεια εφαρμόζεται και σε συστήματα τα οποία διατηρούν στα μητρώα τους κάποια περιοδικότητα.