In der Windenergie verspricht der Einsatz von Werkzeugen zur numerischen Simulation von Strömungen (Computational Fluid Dynamics (CFD)) ein hohes Potenzial für Kostensenkungen und Effizienzsteigerungen. Allerdings stellen die numerischen Berechnungen von WEA große Herausforderungen an Hard- und Software. Daher wurde für dieses Projekt ein speziell auf die Bedürfnisse von CFD-Rechnungen zugeschnittener Rechencluster beantragt und durch das BMU (später BMWi) bewilligt. Der Rechencluster FLOW mit mehr als 2200 Kernen steht ausschließlich für die Windenergieforschung der ForWind/Fraunhofer-Allianz zur Verfügung und stellt eine wesentliche Voraussetzung dar, um den Stand der Technik im Bereich der numerischen Strömungssimulation für WEA voranzutreiben.

Neben der Gewährleistung eines stabilen und sicheren Rechenbetriebs auf dem Rechencluster und der Betreuung der Nutzer des Clusters wurden im Rahmen dieses Vorhabens auch wissenschaftliche Arbeiten durchgeführt. Im Fokus stand die Weiterentwicklung von CFD-Methoden zur Simulation von WEA. Meteorologische Modelle (RANS und LES) wurden um die Berücksichtigung des Einflusses der WEA erweitert und mit den verbesserten Modellen idealisierte und reale Windparks unterschiedlicher Komplexität für verschiedene atmosphärische Randbedingungen simuliert und validiert. Neben ersten Studien von Nachlaufströmungen in topografisch gegliedertem Gelände wurde auch eine Kopplung von LES und mesoskaligem Modell realisiert, um reale Wettersituationen berücksichtigen zu können. Für aerodynamische CFD-Simulationen wurden verschiedene Typen einer Gesamtanlage mit unterschiedlichen Methoden unter laminaren und turbulenten Anströmbedingungen simuliert, um
die Auswirkung auf die Lastverteilung zu untersuchen. Hierzu wurden diverse Modelle zur Gittergenerierung und Turbulenzerzeugung in OpenFOAM implementiert. Die Simulationen wurden unter anderen mit Messdaten aus dem IEA Wind Task 29 “MexNEXT” validiert.

• Titel: Parallelrechner-Cluster für CFD und WEA Modellierung

• Dauer: Juli 2010 – Mai 2015

• Ziel des Projektes: Einrichtung eines Hochleistungsrechenclusters für die Windenergieforschung und Weiterentwicklung von CFD-Methoden zur Simulation von Windenergieanlagen und deren Einfluss auf die atmosphärische Grenzschicht
  

• Das Projekt wurde gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (FKZ 0325220).