Optimal design of the composite wind turbine blade

Journal : Acta Mechanica et Automatica
Article : Optymalne projektowanie kompozytowych łopat elektrowni wiatrowej

Authors :
Andrejkiv, O.
Ivan Franko National University of L'viv, 1, Universytetska str., Lviv, 79000, Ukraine, andreykiv@ipm.lviv.ua,
Awrejcewicz, J.
Katedra Automatyki i Biomechaniki, Wydział Mechaniczny, Politechnika Łódzka, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź, awrejcew@p.lodz.pl,
Bogdanovič, P.
Belorusskij gosudarstrennyj transporta, ul'. Kirova 34, 246653, Gomel', Belarus', bogdanovich@belsut.gomel.by,
Daunys, M.
Machine Design Department, Kaunas University of Technology, Kęstučio 27, 44312 Kaunas, Lithuania, mykolas.daunys@ktu.lt,
Daunys, M.
Machine Design Department. Kaunas University of Technology, Kestucio 27. 44312Kaunas, Lithuania, mykolas.daunys@ktu.lt,
Derpeński, Ł.
Politechnika Białostocka, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej, ul. Wiejska 45 C, 15-351 Białystok, derpik@pb.bialystok.pl,
Ganczarski, A.
Katedra Mechaniki Ciał Odkształcalnych, Wydział Mechaniczny, Politechnika Krakowska, Al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków, artur.ganczarski@pk.edu.pl,
Kaleta, J.
Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, Politechnika Wrocławska, ul. Mariana Smołuchowskiego 25, 50-370 Wrocław, jerzy.kaleta@pwr.edu.pl,
Karolczuk, A.
Katedra Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, Wydział Mechaniczny, Politechnika Opolska, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole, karol@po.opole.pl,
Kulczycki-Żyhajło, R.
Wydział Mechaniczny, Politechnika Białostocka, ul. Wiejska 45 C, 15-351 Białystok, ksh@pb.edu.pl,
Litewka, A.
Departamento da Eneenkaria Civil, Universidade da Beira Interior, Caicada Fonte do Lameiro, 6200-358 Covilha, Portugal, litewka@ubi.pt,
Mazurkiewicz, A.
Katedra Podstaw Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki. Wydział Mechaniczny, Uniwersytet Technologiczno-Przvrodniczy, ul. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, fanzipkm@utp.edu.pl,
Monastyrskyy, B.
Pidstryhach Institute for Applied Problems of Mechanics and Mathematics, NASU, 3-b Naukova Str., 79060 Lviv, labmtd@iapmm.lviv.ua,
Mróz, Z.
Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk, ul. Świętokrzyska 21, 00-049 Warszawa, zmroz@ippt.gov.pl,
Niezgoda, T.
Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej, Wydział Mechaniczny, Wojskowa Akademia Techniczna, ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa, t.niezgoda@wme.wat.edu.pl,
Nowicki, K.
Katedra Sterowania i Konstrukcji, Wydział Mechaniczny, Uniwersytet Technologiczno – Przyrodniczy, ul. Prof. S. Kaliskiego 7, 85-793 Bydgoszcz, knowicki@utp.edu.pl,
Panasyuk, V.
Karpenko Phisico – Mechanical Institute of the National Academy of Science of Ukraine, Naukova St. 5, 79601 Lviv, panasyuk@ipm.lviv.ua,
Perkowski, D. M.
Wydział Mechaniczny, Politechnika Białostocka, ul. Wiejska 45 C, 15-351 Białystok, dmperkowski@doktoranci.pb. edu.pl,
Samborski, S.
Katedra Mechaniki Stosowanej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, s.samborski@pollub.pl,
Savruk, M.
Politechnika Białostocka, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej, ul. Wiejska 45 C, 15-351 Białystok, savruk@pb.edu.pl,
Szala, J.
Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn, Wydział Mechaniczny, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy al. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz, jszpkm@utp.edu.pl,
Szwed, M.
Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa, mszwed@inmat.pw.edu.pl,
Świtoński, E.
Katedra Mechaniki Stosowanej, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska, ul. Konarskiego 18 A, 44-100 Gliwice, eugeniusz.switonski@polsl.pl,
Abstract : Wymagania stawiane elektrowniom wiatrowym, tj. generowanie dużej mocy, wytrzymałość zmęczeniowa, czy niskie koszty materiałowe oraz produkcji, związane są z parametrami mającymi zarówno wartości ciągłe (jak np. grubość dźwigarów czy żeber), jak i dyskretne (np. liczba żeber usztywniających oraz ich rozmieszczenie wzdłuż rozpiętości łopat). Dlatego też proces optymalizacyjny poprzedzający proces projektowania elektrowni wiatrowych jest przykładem procesu złożonego, wymagającego rozpatrywania wielu kryteriów jednocześnie. A zatem jest to proces związany z zagadnieniem optymalizacji wielokryterialnej, którego me można rozwiązać stosując klasyczne metody optymalizacji.

The optimal design of the wind turbine blade involves many requirements, for example generating me large output, assurance stability of the blade structure or assurance low material costs and production. These requirements are connected with parameters of continuous nature and discrete nature. During constructional process of the wind turbine blade we have to consider many aspects, what is the reason of complexity of the problem of choice of optimal design features of the blade. This problem requires use of the multicriteria optimization methods.

Keywords : wind turbine, optimization, assurance stability,
Publishing house : Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej
Publication date : 2007
Number : Vol. 1, no. 1
Page : 129 – 132

Bibliography
: 1. Goeij W. C., Tooren M. J. L., Beukers A. (1999), Implementation of bending torsion coupling in the design of a wind turbine rotor – blade. Applied Energy, Vol. 63, p. 191 – 207.
2. Griffin D. A. (2002), Blade system design studies. Volume I: Composite technologies for large wind turbine blades. SAND2002-1879, Unlimited Release.
3. Hansen Martin O. L. (2002), Aerodynamics of wind turbines, Published by James & James.
4. Jones R. M. (1999), Mechanics of composite materials, 2nd edition, Taylor & Francis, Inc.
5. Jureczko M. (2006), Optymalizacja wielokryterialna łopat wirnika elektrowni wiatrowej ze względu na minimalizację drgań, Rozprawa doktorska, Gliwice 2006.
6. Jureczko M., Mężyk A. (2003), Dobór cech geometrycznych łopaty elektrowni wiatrowej o profilu typu Clark Y. Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej, 20/2003, 197 – 203.
7. Mężyk A., Jureczko M. (2006), Monograph Multidisciplinary optimization of the wind turbine blade with respect to minimize vibrations, Publishers of the Silesian University of Technology, Gliwice 2006.
8. Tita V., Carvalho J., Lirani J. (2001), A procedure to estimate the dynamic behavior of fiber reinforced composite beams submitted to flexural vibration, Journal of Mat. Res. Vol. 4, no 4, 191- 207, São Carlos.
DOI :
Qute : Andrejkiv, O. ,Awrejcewicz, J. ,Bogdanovič, P. ,Daunys, M. ,Daunys, M. ,Derpeński, Ł. ,Ganczarski, A. ,Kaleta, J. ,Karolczuk, A. ,Kulczycki-Żyhajło, R. ,Litewka, A. ,Mazurkiewicz, A. ,Monastyrskyy, B. ,Mróz, Z. ,Niezgoda, T. ,Nowicki, K. ,Panasyuk, V. ,Perkowski, D. M. ,Samborski, S. ,Savruk, M. ,Szala, J. ,Szwed, M. ,Świtoński, E. ,Świtoński, E. , Optymalne projektowanie kompozytowych łopat elektrowni wiatrowej. Acta Mechanica et Automatica Vol. 1, no. 1/2007
facebook