Morphing blade can change shape and adapt to various operating conditions, resulting
in more efficient wing operation. In addition, shape control can be used for active
vibration suppression, thereby improving the service life of the blade. In this thesis, a
thin walled, open rectangular profile beam is used as a simplified model of morphing
wind turbine blades. Piezoelectric strips are assumed to be embedded to the outer
surface of the beam for shape and vibration control. An analytic elastic structural model
of the beam is developed based on the coupled flexural-torsional model using energy
approaches. A general model for the interaction between the beam and the piezoelectric
strips is assumed. Due to the shortcomings of this interaction model, two equivalent
models are developed. The analytic results obtained from the structural model are
compared and validated with the results obtained from a numerical finite element
software.
Değişken ortam koşullarına uygun olarak şekil değiştirmesi, türbin kanatlarının
performansını arttırabilmektedir. Bunun yanı sıra, şekil kontrolü ile aktif titreşim
sönümlemesi yapılarak kanatların ömürleri uzatılabilmektedir. Bu tezde, şekil
değiştirebilen rüzgar türbin kanatlarını modellemek için ince cidarlı, açık ve dikdörtgen
kesitli bir kirişin çözümsel modelin geliştirilmiştir. Şekil ve titreşim kontrolünün, kirişin
yüzeyine yapıştırılan piezoelektrik şeritler vasıtası yapılacağı varsayılmıştır. Literatürde
yer alan benzer çalışmalardan farklı olarak kirişin bağlaşık bükülgen-burulma kuramı
dayalı elastik yapısal modeli enerji yöntemleri kullanılarak geliştirilmiştir. Kirişin
yüzeyine yapıştırılan piezoelektrik şeritlerin elektromekanik davranışı ve şeritlerin kiriş
ile etkileşimi için genel bir matematiksel model kullanılmıştır. Bu genel modelin
eksikliklerini telafi edebilmek için iki farklı eşdeğer kiriş kesit modeli geliştirilmiştir.
Matematiksel modeller üzerinden elde edilen çözümlemeler, sonlu elemanlar yazılımı
ile sayısal olarak doğrulanmıştır.
