Profildesign
Der Prozess des Rotorblattdesigns ist eng mit der Wahl geigneter Tragflügelprofile verbunden. Ursprünglich wurden aus der Luftfahrt bekannte Tragflügelprofile eigesetzt. Ein großer Nachteil dieser Methodik war jedoch, dass diese Tragflügel gezielt auf die in der Luftfahrt auftretenden Strömungsbedingungen, welche sich deutlich von denen in der Windenergie unterscheiden, ausgelegt waren. Um diese Diskrepanz zu überwinden entwickelten Universitäten und andere Forschungseinrichtungen speziell für die Windenergie ausgelegte Tragflügelprofile.
Durch die rasante Weiterentwicklung in der Windenergie wachsen die Dimensionen neuer Anlagen stetig, sodass heutige Rotoren oft einen Durchmesser von 120m überschreiten. Gleichzeitig nehmen die an ein Rotorblatt gestellten Anforderungen zu.
Rotorblätter müssen während des Betriebs trotz des vorherrschenden turbulenten athmospharischen Windfeldes, Aerodynamische Effizienz, möglichst geringe Schallemissionen, und geringe Lastenstehung aufweisen. Weiterhin wird ein zeitlich konstantes Betriebsverhalten troz sich ansammelnder Ablagerungen auf der Rotorblattoberfläche verlangt.
Die Forscher von SMART BLADE haben ausführliche Untersuchungen zur Thematik: Reduktion der Rotorblattleistung als Folge der Fertigung und der Umgebungsbedingungen während des Anlagenbetriebes durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden im Juni 2010 im Rahmen der ASME Turbo Expo Conference in Glasgow veröffentlicht.
Design angepasster Tragflügelprofile
Einige WEA Hersteller haben begonnen für ihre Anlagen speziell angepasste Tragflügelprofile zu entwickeln. Durch die Berücksichtigung sämtlicher Umgebungsbedingungen und Betriebsparameter einer zukünftigen Anlage wird dadurch ein optimiertes Rotorblattdesign erzielt.
SMART BLADE besitzt selbst entwickelte Codes für die Auslegung und Simulation von Tragflügelprofilen. Diese sogenannten „reversed airfoil design codes“ ermöglichen die Vorgabe bestimmter Anforderungen und eine anschließende Auslegung eines Tragflügelprofils, welches die gegebenen Anforderungen erfüllt. Das Verfahren ermöglicht somit ein zielorientiertes Tragflügelprofildesign.
Das Verhalten der von SMART BLADE entwickelten Tragflügelprofile in bestimmten Strömungsbereichen wird mittels detailierter CFD Berechnungen simuliert. Nach anschließender Analyse der Simulationsergebnisse können kleinere Korrekturen der Tragflügelgeometrie vorgenommen werden. Die entgültige Validierung der Tragflügelprofile findet im Windkanal statt. Dazu wird ein Testflügel gefertigt und im "Großen Windkanal" des Hermann-Föttinger-Institut der TU Berlin vermessen.
- Strukturiertes 3D Gitter für die numerische Untersuchung eines Profils
- CFD Simulation eines Profils mit hohem Anstellwinkel...
- ...und bei langsamen Anströmbedingungen
