Wind tunnel hybrid testing: influence of the feedback force on the floating wind tubine global response

Wind energy has emerged as one of the most promising and sustainable forms of power generation. The development of floating offshore wind turbines represents a significant innovation in this field, as it offers greater flexibility in choosing installation sites, even in areas where fixed foundations are not suitable. Hybrid methodologies, combining physical and numerical domains, are considered state-of-the-art for the study and testing of these innovative systems. The main objective of this study is to investigate the impact of the aerodynamic feedback force on the turbine global response in wind tunnel Hardware-In-the-Loop hybrid tests. Delays and errors introduced by the numerical model on the aerodynamic feedback force alters the system global response. An analysis is conducted in the time and frequency domains to introduce the main challenges involved in the simulation. The uncertainties introduced by the feedback force are investigated, quantifying their impact on the system dynamics. A data-driven approach is implemented to propose an alternative solution for accurately estimating the aerodynamic loads. The methodologies used in this study can help researchers in the development of wind turbine hybrid testing in wind tunnels. The results obtained offer interesting insights into improving the accuracy of the Hardware-In-the-Loop technology, making it more reliable in simulating the overall response of the turbine system.

L’energia eolica si è affermata come una delle forme di generazione di energia più promettenti e sostenibili. Lo sviluppo di turbine eoliche galleggianti rappresenta un’importante innovazione in questo campo, offrendo una maggiore flessibilità nella scelta dei siti di installazione, anche in zone con condizioni non adatte alle fondamenta fisse. Le metodologie ibride, che combinano il dominio fisico e numerico, sono considerate lo stato dell’arte per l’analisi e sperimentazione di questi sistemi innovativi. Il principale obiettivo di questo studio è indagare l’impatto della forza aerodinamica di feedback sulla risposta globale della turbina in prove ibride Hardware-In-the-Loop condotte in galleria del vento. Ritardi ed errori introdotti dal modello numerico sulla forza di feedback alterano la risposta globale del sistema. Un’analisi viene condotta nel dominio del tempo e delle frequenze per introdurre le principali caratteristiche e complessità coinvolte nella simulazione. Le incertezze introdotte dalla forza di feedback vengono investigate, quantificando il loro impatto sulla dinamica del sistema. Viene implementato un approccio basato sui dati per proporre una soluzione alternativa nella stima della forza aerodinamica. Le metodologie utilizzate in questo studio possono essere d’aiuto ai ricercatori nello sviluppo della sperimentazione ibrida di turbine eoliche in galleria del vento. I risultati ottenuti offrono spunti interessanti per il miglioramento dell’accuratezza nella tecnologia Hardware-In-the-Loop, rendendola più affidabile nel simulare la risposta globale della turbina.