2024-04-01  –  2027-03-31

258.704,75 EUR

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

03EE2062C

Windenergie - Onshore [EB1220]

01258376/1  –  MeTuSA - Methoden zur Simulation von wirbelerregten Turmschwingungen und zur standortspezifischen Auslegung von hohen Windenergieanlagentürmen

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE2)

Energie

Durch die steigende Größe von Windenergieanlagen steigt auch die Flexibilität von Komponenten und die Gefahr von aeroelastischen Instabilitäten. Hierbei sind insbesondere wirbelinduzierte Schwingungen des Turms im Aufbau der Anlage zu nennen (engl. Vortex induced Vibrations, ViV). Bei dieser Instabilität kommt es durch eine Resonanz zwischen Turmeigenfrequenz und zyklisch ablösenden, instationären Wirbelstraßen im Turm-Nachlauf zu einem kritischen Aufschwingen. Dies kann sowohl zu strukturellen Schäden an der WEA als auch zu Belastungen für das Aufbau- und Wartungspersonal führen. Da zu diesem Effekt in der Literatur und Wissenschaft keine geeigneten Berechnungsverfahren zur standortscharfen Simulation vorliegen, wird im Projekt MeTuSA ein neues semi-empirisches Verfahren entwickelt, das die Einbindung von Turmschwingungen in transiente Lastensimulationen ermöglicht. Zusätzlich werden die Einflüsse standortspezifischer meteorologischer Bedingungen und Gegenmaßnahmen im Projekt untersucht. Das IAG der Universität Stuttgart führt hoch aufgelöste CFD-basierte aerodynamische und aeroelastische Simulationen starrer und flexibler Türme sowie strömungsphysikalische Analysen der berechneten und vom Projektpartner Universität Oldenburg vermessenen Nachlauf-Geschwindigkeitsfelder durch. Auf Grundlage dieser Analysen trägt das IAG zur Weiterentwicklung eines recheneffizienten, industriell nutzbaren Verfahrens zur Vorhersage wirbelerregter Turmschwingungen bei und beteiligt sich an der Entwicklung und numerischen Analyse von Minderungsmaßnahmen wirbelerregter Schwingungen.