Vibrações não lineares e controle de torres eólicas com seção variável e fundação elástica

dc.contributor.advisor1Núñez del Prado, Zenón José Guzmán
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7703344458057759
dc.contributor.referee1Núñez del Prado, Zenón José Guzmán
dc.contributor.referee2Albuquerque, Álax de Araújo
dc.contributor.referee3Ávila, Suzana Moreira
dc.creatorSaintilma, Manus
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/2926553024685287
dc.date.accessioned2025-09-12T15:23:25Z
dc.date.available2025-09-12T15:23:25Z
dc.date.issued2025-06-24
dc.description.abstractThis dissertation is devoted to an in-depth study of vibration control in wind turbine towers subjected to wind action or base displacement. The emphasis is placed on the analysis of the tower-blade system, considering the rotation of the blade and interactions with external forces. A rigorous modeling approach is implemented, based on the non-linear geometrical theory of Euler-Bernoulli beams, in both its linear and non-linear forms. The Rayleigh-Ritz method and the Hamilton principle are applied to derive the ordinary differential equations that describe the motion of the structure. The study takes into account a variety of determining factors, such as variation in the tower’s cross-sectional area, an elastic foundation, base displacement, and a real seismic load (Norridge earthquake), in order to evaluate the structural response. The differential equations are transformed into algebraic equations and solved numerically with the aid of specialized software such as Maple and C++. The study of dynamic instability highlights a "veering"phenomenon resulting from variations in the rotational speed of the blades, which can lead to abrupt changes in the direction of the natural frequencies. This work investigated the vibration control of a coupled tower-blade wind turbine system, considering towers with constant and variable cross sections under lateral loads, base displacements, and blade rotation. The inclusion of an elastic foundation significantly reduced the amplitudes of free vibration. Vibration control is achieved by means of a tuned liquid column damper (TLCD). The use of a TLCD demonstrated an effective efficiency of up to 60% in the reduction of vibrations, even in non-linear regimes. The variable-section tower was observed to exhibit lower stiffness. In seismic analyzes, the TLCD maintained its effectiveness, with reductions of up to 24% in vibration amplitudes, also highlighting the influence of blade rotation on attenuating vibrations during seismic events. en
dc.description.resumoEsta dissertação se dedica ao estudo aprofundado do controle de vibração de torres eólicas quando submetidas à ação de vento ou deslocamento de base. A ênfase é dada à análise do sistema torre-pás, considerando a rotação das pás e as interações com as forças externas. Uma modelagem rigorosa é implementada, baseada na teoria não lineare de vigas de Euler-Bernoulli, considerando a não linearidade geométrica. O método de Rayleigh-Ritz e o princípio de Hamilton são aplicados para derivar as equações diferenciais ordinárias que descrevem o movimento da estrutura. O estudo leva em consideração uma variedade de fatores determinantes como, a variação da seção transversal da torre, uma base elástica, um deslocamento de base e uma carga sísmica real (sismo North ridge) para avaliar a resposta da estrutura. As equações diferenciais são transformadas em equações algébricas e resolvidas numericamente com o auxílio de softwares especializados, como Maple e C++. O estudo da instabilidade dinâmica destaca o fenômeno de "veering", resultante da variação da velocidade de rotação das pás, que pode levar a mudanças abruptas nas direções das frequências naturais. Este estudo investigou o controle de vibração de um sistema acoplado torre-pá de aerogeradores, considerando torres de seção constante e variável sob cargas laterais, deslocamentos na base e rotação das pás. A inclusão de uma base elástica reduziu significativamente as amplitudes de vibração livre. O controle de vibração é realizado por meio de um amortecedor de coluna líquida sintonizada (TLCD). O uso de TLCD demonstrou eficácia de até 60% na redução das vibrações, mesmo em regimes não lineares. A torre de seção variável apresentou menor rigidez. Em análises sísmicas, o TLCD manteve sua eficácia, com reduções de até 24% nas amplitudes de vibrações, destacando-se também a influência da rotação das pás na atenuação de vibrações durante eventos sísmicos. por
dc.identifier.urihttps://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/14683
dc.languagePortuguêspor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáspor
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Civil e Ambiental - EECA (RMG)
dc.publisher.initialsUFGpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Geotecnia, Estruturas e Construção Civil (EEC)
dc.relation.referencesSAINTILMA, M. Vibrações não lineares e controle de torres eólicas com seção variável e fundação elástica. 2025. 108 f. Dissertação (Mestrado em Geotecnia, Estruturas e Construção Civil) - Escola de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2025.
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectTorres eólicaspor
dc.subjectInstabilidade dinâmicapor
dc.subjectAbsorvedor de coluna líquida sintonizada (TLCD)por
dc.subjectVibraçõespor
dc.subjectWind towerseng
dc.subjectDynamic instabilityeng
dc.subjectTuned liquid column absorber (TLCD)eng
dc.subjectVibrationseng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
dc.titleVibrações não lineares e controle de torres eólicas com seção variável e fundação elástica
dc.title.alternativeNonlinear vibrations and control of wind turbines with variable cross-section and elastic foundationeng
dc.typeDissertação

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