2019-08-01  –  2023-04-30

469.364,00 EUR

Universität Stuttgart - Fakultät 6 Luft- und Raumfahrttechnik und Geodäsie - Institut für Aerodynamik und Gasdynamik (IAG), Stuttgart, Baden-Württemberg

0325719F

Windenergieanlagenentwicklung, F&E [EB1210]

01186964/1  –  IndiAnaWind - Interdisziplinäre Analyse und Optimierung von Windenergieanlagen und ihren Komponenten

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE2)

Energie

Die gesamtheitliche aerodynamische und aeroakustische Charakterisierung einer Windenergieanlage in komplexen Umgebungsbedingungen unter Berücksichtigung der turbulenten Atmosphäre, der Struktur-Interaktion sowie der Betriebsführung ist nach wie vor simulatorisch mit CFD basierten Methoden äusserst herausfordernd. Die Industrialisierung dieser Simulationswerkzeuge ist jedoch von immenser Wichtigkeit, um hoch präzise Vorhersagen zu den Standort-spezifischen Lastspektren an der Anlage treffen zu können. Letzterer Punkt ist massgeblich für lastgerechte und an die Anforderungen von Schwachwind-Standorten angepasste Auslegungen sowie um zukünftig effizientere und kostengünstigere Anlagen zu entwickeln. Im Rahmen dieses Teilvorhabens werden am Institut für Aerodynamik und Gasdynamik Beiträge zur industriellen Anwendung und spezifischen Erweiterung der Simulationsmethodik geleistet. Dabei wird der Aspekt der Anlagenregelung und Betriebsführung in die CFD-Berechnungskette integriert, um das Anlagenverhalten in komplexer Anströmung korrekt wiedergeben zu können. Darüber hinaus werden im Rahmen dieses Vorhabens Beiträge zur Bewertung der Industrietauglichkeit skalenauflösender CFD-Verfahren geleistet. Diese werden auf Komponentenebene an Vortex-Generatoren und Flatback-Profilen angewendet mit herkömmlichen statistischen Turbulenzmodellen verglichen. Bei Vortex-Generatoren wird dabei die Funktionsweise dieser Elemente zur Verringerung von Strömungsablösung an Rotorblattsegmenten untersucht. Bei Flatback-Profilen, die ebenfalls Strömungsablösung bei Profilen mit großer relativer Dicke verringern können, wird eine kombinierte aerodynamische und akustische Analyse durchgeführt, mit dem Ziel, die massgeblichen Lärmmechanismen detailliert zu verstehen. Darauf aufbauend soll mittels gezielter Optimierung der Flatback-Profilgeometrie im Hinterkantenbereich zur effektiven Lärmreduktion dieser Profiltypen beigetragen werden.