Untersuchung der Skalierbarkeit eines formvariablen Vorflügels für Windkraftanlagen vom Windkanalmaßstab zum Full-Scale-Maßstab

Abstract

Zur Erhöhung der Leistung von Windkraftanlagen wird die Größe der Rotorblätter fortlaufend erhöht. Dadurch werden die Windkraftanlagen höheren Belastungen ausgesetzt, sodass sich die Lebensdauer der Anlagen verkürzt bzw. die Festigkeitsanforderungen steigen. Zur Reduzie-rung der aerodynamischen Lasten können die Rotorblätter mit aktiven formvariablen Strukturen ausgestattet werden. Diese ermöglichen, dass die Geometrie des Gesamtprofils variiert werden kann und auf diese Weise die aerodynamischen Belastungsspitzen in Verbindung mit einer Regelung reduziert werden können. In diesem Zusammenhang wurde ein Konzept für einen skalierten aktiven formvariablen Vorflügel entwickelt und an einem Windkanal-modell getestet und untersucht. In der vorliegenden Arbeit wird die Skalierbarkeit des entwickelten Konzeptes vom Windkanalmaßstab zum Full-Scale-Maßstab untersucht. Hierfür wird eine Parameterstudie basierend auf einer Finite-Elemente-Simulation durchgeführt. Englisch: To increase the output of wind energy plants, the size of their rotor blades is continuously increased. Therefore, loads on wind energy plants increase, reducing their fatigue behaviour and raising strength requirements. As an approach to reduce aerodynamic loads, active mechanisms can be used to counter load peaks by altering the overall geometry of the wing thus changing its aerodynamic properties. In that context, a concept for an active shape adaptive slat has been developed and tested on a downscaled wind tunnel model. In this work, the scalability of the developed concept is investigated. Therefore, a parameter study based on a finite element simulation is conducted.