Broken Ice Loads on Floating Wind Turbine

• Main Author: Afanasjev, Mihhail
• Other Authors: Gao, Zhen, Lu, Wenjun, Shao, Yanlin
• Format: Master Thesis
• Language: English
• Published: NTNU 2022
• Subjects: Arctic; Arktis*; Sea ice
• Online Access: https://hdl.handle.net/11250/3016968

I interessen for å designe flytende vindturbiner for kalde områder med flytende havis, utvides det tilgjengelige tekniske verktøysettet i denne oppgaven. SIMA, en programvare for marine operasjoner og fortøyningsanalyse, er integrert med SAMS, en simulator for arktiske marine strukturer. Med denne integrasjonen simuleres en fleksibel, fortøyd til havbunnen, flytende vindturbin med en bladstigningskontroller i et marint miljø med vind, bølger, strøm og et felt med knust is. SIMA løser hovedligningen for bevegelse. Koblingskoden påfører en koblingskraft på strukturen i SAMS, og sikrer at strukturene i de to programmene har lik posisjon og orientering på hvert tidstrinn. SAMS finner iskreftene på grunn av kontakt mellom den flytende plattformen til vindturbinen og individuelle isbiter i isfeltet. Iskreftene påføres SIMA-strukturen. Den koblede modellen ble funnet å vise god robusthet av kobling, men høy avhengighet av simuleringsfrekvens. En foreløpig iskondesign ble funnet å være uegnet for scenariet for simuleringen. Beregningskostnaden for den koblede simuleringen vokste raskt ettersom simuleringsfrekvensen ble økt. In the interest of designing floating wind turbines for cold regions with floating sea ice, the available engineering toolset is expanded in this thesis. SIMA, a marine operations and mooring analysis software, is integrated with SAMS, a simulator for arctic marine structures. With this integration, a flexible, moored to the seabed, floating wind turbine with a blade pitch controller is simulated in a marine environment with wind, waves, current, and a field of broken ice. SIMA solves the main equation of motion. The coupling code applies a coupling force to the structure in SAMS, ensuring that the structures in the two programs have equal position and orientation at each timestep. SAMS finds the ice forces due to contact between the floating platform of the wind turbine and individual ice pieces in the ice field. The ice forces are applied to the SIMA structure. The coupled model was found to ...