Simulationsmethoden für Windkraftanlagen | SfW | | Birken, Heier, Kuhl, Lawerenz, Meister, Ricoeur, Wünsch

Lernziele

In diesem Modul werden die Studierenden die grundsätzliche Funktionsweise von Windkraftanlagen und die Mechanismen der Energieverwandlung kennen lernen. Auf diesen Grundlagen aufbauend lernen die Studierenden Kenntnisse zur Simulation von Windkraftanlagen mit Methoden der numerischen Struktur- und Strömungsanalyse in ihrer grundlegenden Methodik und Anwendung auf Windkraftanlagen verstehen. Teilaspekte die in diesem Sinne von der Lehrveranstaltung abgedeckt werden, sind die Simulation der Wellenwirkung auf den Turm von Offshore-Anlagen, die Umströmung des Rotorblatts, die Wirkung der Luftkräfte auf die Maschinenkomponenten und die Struktur, die Rotorblattaerodynamik, die Strukturanalyse unter dynamischen Einwirkungen, die Lebensdaueranalyse von Anlagenkomponenten und die Wechselwirkungen von Luftströmung und Deformation des Rotorblatts. In ihrer Hausarbeit demonstrieren die Studierenden ihre grundlegenden Kenntnisse der Zusammenhänge unterschiedlicher Ein- und Auswirkungen von Windkraftanlagen. Die vertiefenden Kenntnisse werden anhand von selbständig durchgeführten Simulationsrechnungen ausgewählter Teilsysteme von Windkraftanlagen unter Beweis gestellt.

Inhalte

  1. Energiewandlung in Windkraftanlagen
  2. Komponenten von Windkraftanlagen
  3. Einführung in die Umweltströmungsmechanik
  4. Simulationsmethoden der Rotorblattumströmung
  5. Simulationsmethoden zur Analyse der Belastung durch Wellengang
  6. Simulationsmethosen für Turm und Rotorblatt
  7. Lebensdaueranalyse von Komponenten einer Windkraftanlage
  8. Aerodynamik von Rotorblättern
  9. Wehcselwirkungen zwischen Fluid und Struktur im bereich der Rotorblätter

Literatur

  • wird in der Vorlesung bekannt gegeben, z. B.
  • Hau, E.: Windkraftanlagen: Grundlagen, Technik, Einsatz, Wirtschaftlichkeit. Springer, 2008
  • Heier, S.: Windkraftanlagen: Systemauslegung, Netzintegration und Regelung. Vieweg-Teubner, 2009
  • Kuna, M.: Numerische Beanspruchungsanalyse von Rissen. Vieweg-Teubner, 2010
  • Meister, A.; Struckmeier, J.: Hyperbolic Partial Differential Equations: Theory, Numerics ans Applications. Vieweg-Verlag, 2002
  • Meister, A.: Numerik linearer Gleichungssysteme. Vieweg Verlag, 2008
  • Wriggers, P.: Nichtlineare Finite-Element-Methoden. Springer, 2001

Voraussetzungen

Leistungsnachweis

  • schriftliche Prüfung