Virtuell testing av sand for prosjektering av fundamenter for offshore vindturbiner
Hovedmålet med denne oppgaven er å simulere sykliske elementforsøk på sand ved hjelp av numerisk modellering (DEM) og validere resultatene mot eksperimentelle data.
Offshore vindenergi er en raskt voksende industri, hvor vindturbiner blir installert på stadig mer utfordrende steder. En av utfordringene i utviklingen av nye felt er begrenset kapasitet til fartøyer som utfører grunnundersøkelser, og laboratoriers om behandler og tester jordprøver.
Det foreslåtte forskningstemaet er spesielt motivert av et behov for å karakterisere grunnforholdene for prosjektering av vindturbinstrukturer på en mer effektiv måte.
Målet med denne oppgaven er å anvende "level set discrete element method" (LS-DEM) for å simulere "virtuelle" sykliske tester på sand og validere resultatene mot eksperimentelle data.
LS-DEM er en numerisk metode som kan simulere oppførselen til granulære materialer på partikkelnivå med høy nøyaktighet og effektivitet. LS-DEM kombinerer "level set" funksjoner som brukes til å definere formen på partiklene, og den diskrete elementmetoden, som simulerer interaksjonene mellom partiklene. LS-DEM har blitt brukt med suksess i ulike applikasjoner, som geoteknikk, gruvedrift og farmasi.
Denne masteroppgaven vil bli utført i forbindelse med NorthWind - det norske forskningssenteret for vindenergi. Dette senteret er et strategisk forskningssamarbeid som er medfinansiert av Forskningsrådet, industri og forskningspartnere i Norge.
Senteret ledes av SINTEF i nært samarbeid med forskningspartnere NTNU (Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet), UiO (Universitetet i Oslo), NGI (Norges Geotekniske Institutt) og NINA (Norsk institutt for naturforskning).
Hovedmålene med denne oppgaven er:
- Å utvikle en numerisk modell ved hjelp av LS-DEM for å simulere syklisk oppførsel av Doggerbank-sand under lastbetingelser som er representative for offshore vindturbinfundamenter.
- Å sammenligne resultatene fra den numeriske modellen mot eksperimentelle data fra litteratur og NGIs database (f.eks. sykliske konturdiagrammer, samt evaluere mulige svakheter ved modellen.
- Å anvende resultatene av de virtuelle testene for å studere oppførselen av et GBS-fundament for en offshore vindturbin på sand.
