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Enriquecimiento de la base modal: un nuevo método para la simulación rápida y precisa de la dinámica estructural de plataformas eólicas marinas / Enriched modal matrix reduction: a novel method for fast and accurate structural dynamics simulation of floating wind

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Sala Ghenova
Thursday, April 23, 2026
12:30 - 13:00
Sala Ghenova

Ponentes

Dr. BORJA SERVAN CAMAS
Centre Internacional de Mètodes Numèrics en Enginyeria (CIMNE)

Enriquecimiento de la base modal: un nuevo método para la simulación rápida y precisa de la dinámica estructural de plataformas eólicas marinas / Enriched modal matrix reduction: a novel method for fast and accurate structural dynamics simulation of floating wind

12:30 - 13:00

Resumen del trabajo

Resumen
El análisis estructural dinámico de estructuras flotantes es normalmente realizado con modelos simples de vigas. La razón fundamental para esta simplificación la encontramos en el coste computacional de resolver el modelo estructural de alta precisión. En este trabajo se utiliza un modelo estructural reducido, basado en la aproximación de la matriz modal (Modal Matrix Reduction, MMR), reteniendo sólo aquellos modos más significativos. Y amplía desarrollos previos introduciendo dos novedades principales:
a) enriquecer la solución modal mediante un número limitado de vectores ortogonales a la base modal, obtenidos a partir de respuestas estructurales frente a cargas estáticas representativas;
b) enriquecer la solución modal mediante la resolución del problema cuasiestático residual.
La metodología desarrollada permite reducir el número de grados de libertad del problema de varios millones a tan solo unos pocos cientos, disminuyendo significativamente el coste computacional sin comprometer la precisión de los resultados.
Para el análisis ILA de turbinas flotantes la hidrodinámica del comportamiento en la mar se resuelve usando SeaFEM acoplado con el simulador de turbinas OpenFAST. Se presenta un caso de aplicación basado en un diseño estructural, a plena escala, de la plataforma OC4-DeepCwind donde se verifica y demuestra las capacidades del método.

Abstract
The dynamic structural analysis of floating structures is usually carried out based on simple beam models. The main reason can be found in the computational cost of solving the structural problem based on high fidelity models. In this work, a reduced-order method based on Modal Matrix Reduction (MMR) is presented, retaining only the modes relevant to the dynamic response of the structure. And extends previous developments by introducing two main contributions:
(a) Enrich the modal solution using a limited number of vectors orthogonal to the modal basis, derived from structural responses to representative static loads;
(b) Enrich the modal solution by solving the residual quasi-static problem.
The proposed methodology enables a reduction in the number of degrees of freedom from several million to only a few hundred, significantly lowering computational cost while maintaining high accuracy.
For the ILA analysis of floating turbines the seakeeping hydrodynamics is solved SeaFEM coupled with the wind turbine simulator OpenFAST. An application case of the present strategy is presented for a detailed structural design of the OC4-DeepCwind where the capabilities of the proposed method are verified and demonstrated.
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