dynamique des constructions
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Éolienne

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Dynamique des constructions. Éolienne. Introduction. Rayon en pied du mât 1.1 m Rayon au sommet du mât 0.54 m Hauteur du mât 30 m Longueur d’une pale 14 m Nacelle avec rotor 18600 kg Masse d’une pale 850 kg Masse du mât 20600 kg Masse totale installée 36800 kg.

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Presentation Transcript
introduction
Introduction

Rayon en pied du mât 1.1 m

Rayon au sommet du mât 0.54 m

Hauteur du mât 30 m

Longueur d’une pale 14 m

Nacelle avec rotor 18600 kg

Masse d’une pale 850 kg

Masse du mât 20600 kg

Masse totale installée 36800 kg

Modes propres de flexion:

Rigidité faible en flexion donc modes à basse fréquence plus dangereux

introduction1
Introduction

Calcul de l’épaisseur

Calcul du moment quadratique par rapport à y

mod le a 1 degr de libert
Modèle a 1 degré de liberté

Déformée statique

On déduit du calcul de l’énergie cinétique:

mod le continu avec masse ponctuelle
Modèle continu avec masse ponctuelle

Calcul du quotient de Rayleigh avec les champs de test suivants:

on a

mod le continu avec masses ponctuelles excentr es1
Modèle continu avec masses ponctuelles excentrées

Calcul du déplacement de la masse a l’extrémité:

Contribution à l’inertie totale:

mod le continu avec masses ponctuelles excentr es2
Modèle continu avec masses ponctuelles excentrées

Calcul du quotient de Rayleigh puis de la fréquence fondamentale:

bilan des mod les analytiques
Bilan des modèles analytiques
  • L’ordre de grandeur est de 0.9 Hz, les valeurs réelles sont légèrement inférieures;
  • Le champ de test a plus d’influence sur les résultats que le modèle.
a deux l ments1
A deux éléments

Exemple d’assemblage des matrices élémentaires pour K

Calcul de valeurs propres et de fréquences propres

mod les num riques sous catia
Modèles numériques sous CATIA
  • Linéiques, Surfacique, Volumique
  • Premiers modes de flexion uniquement
  • Masse répartie a l’extrémité du mat (nacelle)
  • Maillages identiques pour chaque modèle (100mm)
mod les lin iques poutre encastr e libre
Modèles linéiques: Poutre encastrée libre
  • Masse ponctuelle a l’extrémité
  • Section cylindrique

0,825 Hz

8,13 Hz

24,3 Hz

Raideur et excentration des

pales non prises en compte

mod les lin iques avec masses excentr es
Modèles linéiques: Avec masses excentrées
  • Pales de masse linéique nulle, infiniment raides
  • Masses ponctuelles au centre

0,820 Hz

7,10 Hz

17,3 Hz

Légère diminution des

fréquences

mod les lin iques avec pales flexibles
Modèles linéiques: Avec pales flexibles
  • Pales flexibles, de section rectangulaire
  • Nombreux modes de pales

0,812 Hz

8,10 Hz

24,3 Hz

Résultats très proches

du 1er modèle

mod le surfacique
Modèle surfacique
  • Maillage de 250mm
  • Epaisseur virtuelle de 17 mm
  • Nœuds bloqués sur le sommet du mat

1,11 Hz

8,68 Hz

24,4 Hz

Augmentation des fréquences: on prend

en compte le caractère conique du mat

(plus de rigidité)

mod le volumique et conclusions
Modèle volumique et conclusions
  • Modèle volumique: donne des fréquences proches du modèle surfacique

Maillage trop large devant l’épaisseur du mat:

éléments distordus Peu fiable

  • Résultats proches pour tous les modèles linéiques pas de couplage entre les modes de pales et ceux du mat