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Fluid-Struktur-Kopplung

Ansprechpartner: Bastian Dose

Fluid-Struktur-Kopplung

Moderne Rotorblätter von Windkraftanlagen werden zunehmend größer und strukturell flexibel ausgelegt. Diese strukturelle Flexibiltät stellt ein Problem für numerische Strömungssimulationen (CFD) dar, welche für präzise Lastenkalkulationen und detaillierte aerodynamische Blattanalysen durchgeführt werden. Da die Blattgeometrien in numerischen CFD-Simulationen als steif angenommen werden, können die Auswirkungen von Blattverformungen,  die z.B. durch Windlasten entstehen, nicht erfasst werden.

Um die Effekte von verformten Rotorblätter in CFD-Simulationen berücksichtigen zu können, wurde in der Arbeitsgruppe ein neuer Finite-Elemente Löser in den CFD-Code OpenFOAM integriert. Basierend auf nicht-linearen Balkenelementen, welche auf der "Geometrisch Exakten Balkentheorie" (GEBT) basieren, kann das implementierte Strukturmodell auch nicht-lineare Effekte, wie z.B. große Verformungen oder strukurelle Biege-Torsions-Kopplung, abbilden. Die Kopplung an den Strömungslöser ermöglicht somit eine detaillierte aerodynamische Analyse von modernen, flexiblen Rotorblättern mittels CFD.

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