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Competence Center für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz
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WindNumSim

Hintergrund des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung und Anwendung eines neuartigen Simulationsmodells zur strukturellen und akustischen Optimierung einer Windenergieanlage. Hierzu sollen moderne Fluid-Struktur- Interaktionsmodelle (FSI) verwendet werden, die eine direkte Kopplung der turbulenten Windströmung mit elastischen Rotorblättern ermöglichen.

 

Aus der Simulation werden hochgenaue Ergebnisse erwartet, aus denen realistische
Belastungen für die Rotorblätter abgeleitet werden können, die Grundlage einer
Strukturoptimierung der Rotorblätter sind. Diese hätte im Wesentlichen eine Reduktion
der Blattmassen zum Ziel, was wiederum beträchtliche Gewichtseinsparungen
im Antriebsstrang zur Folge hätte. Ein besonderer Fokus soll auf den Turmdurchgang
der Rotorblätter gelegt werden, wodurch sich ein weiteres Potential zur Optimierung
der Anlage eröffnet. Neben einer reinen Strukturoptimierung der Rotorblätter
soll eine optimale Blattwinkelverstellung während des Turmdurchgangs gefunden
werden. Weiterhin sollen auch die akustischen Eigenschaften der Anlage verbessert
werden. Hierzu soll auf Basis der Ergebnisse der FSI-Simulation eine optimale Form
der Blattspitze gefunden werden, um den Schalldruckpegel während des Turmdurchgangs
signifi kant zu reduzieren. WindNumSim hat somit neben der Effi zienz- auch die
Akzeptanzsteigerung zum Ziel.


Einen erheblichen Einfl uss auf die Beanspruchbarkeit und Lebensdauer einer
Windenergieanlage hat die dynamische Grundabstimmung, die wesentlich durch die
Steifi gkeit und Massenverteilung des Turm-Gondel-Systems bestimmt wird. Dabei ist
die Lage der ersten Biegeeigenfrequenz des Turms zur aerodynamischen Erregerfrequenz
ein wichtiges Kriterium zur schwingungstechnischen Konzeption der Anlage.
Der aktiven Blattwinkelverstellung während des Turmdurchgangs kommt dabei eine
Doppelbedeutung zu, weil hierdurch einerseits die Blattlasten selbst reduziert werden
– was eine direkte Reduzierung der Gondelmasse zur Folge hätte – und andererseits
eine Verringerung der

Letzte Änderung: 24.01.14

An die Redaktion

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