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WindMUSE Schlussbericht: Windturbine in multidisziplinärer Simulationsumgebung

Schumann, Holger and Akoto, Leonel Chama and Dähne, Sascha and Gatter, Alexander and Heilers, Gerrit and Klawonn, Mark Alexander and Kohl, Eugen and Mindt, Maximilian and Seebach, Oliver and Sobotta, Dorit and Thomas, Philipp and Wagner, Johannes and Willberg, Christian (2017) WindMUSE Schlussbericht: Windturbine in multidisziplinärer Simulationsumgebung. Project Report.

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13MB

Official URL: https://www.tib.eu/de/suchen/id/TIBKAT%3A1007472367/

Abstract

Reale Tests von Windenergieanlagen sind, aufgrund der großen Komponentenabmessungen und wegen der benötigten Extremlasten durch Wind oder Stromnetz, sehr aufwändig. Die Simulation ist ein notwendiges Hilfsmittel bei der Analyse von Windenergieanlagen. Die Güte dieser Analyse hängt stark von der Güte der verwendeten Simulationsmodelle und deren multidisziplinärer Interaktionsfähigkeit ab. Ziel des Projekts WindMUSE war, die langjährigen Erfahrungen beider Verbundpartner, DLR und Fraunhofer IWES, bezüglich hochgenauer multidisziplinärer Modellierung in einem Optimum zu bündeln. Das DLR brachte Methoden, Modelle und Werkzeuge aus der Luftfahrt bezüglich der Abbildung von Wind, atmosphärischer Grenzschicht, Rotoraerodynamik und -aeroelastik, Strukturdynamik und Systemtechnik mit ein und das Fraunhofer IWES brachte langjährige Erfahrungen aus der Entwicklung des Simulationsframeworks OneWind® ein. Entstanden ist eine flexible Simulationsumgebung mit einer werkzeugunabhängigen Beschreibungssprache für Windturbinen, einem Modellgenerator zur Mehrkörpersimulation, einer Komponentenbibliothek mit standardisiertem Functional Mock-up Interface (FMI), der Integrationsfähigkeit weiterer Simulationstools und mehreren transparenten Beispielworkflows. Die Modellbibliothek bildet neben dem flexiblen Turm und Rotor die Meteorologie inkl. konvektiver Grenzschicht, CFD-berechnete 360° Profilpolaren, Abwind- und Querströmeffekte sowie den kompletten Antriebstrang ab. Es wurde gezeigt, dass sich die WindMUSE-Umgebung eignet, eine Blattstrukturdimensionierung mit der Lastrechnung automatisiert zu koppeln, einen alternativen Regler zu testen und reale Hardware im Echtzeitbetrieb zu integrieren. Damit eignet sich die Umgebung auch als Vorbereitung für Realversuche auf der DLR Forschungsplattform Windenergie, mit deren Hilfe künftig die verwendeten Modelle gegenüber Messdaten validiert und z.B. bzgl. elektrischer Komponenten erweitert werden können.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/115095/
Document Type:Monograph (Project Report)
Title:WindMUSE Schlussbericht: Windturbine in multidisziplinärer Simulationsumgebung
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Schumann, Holgerholger.schumann (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7786-8770
Akoto, Leonel Chamaleonel.akoto (at) dlr.deUNSPECIFIED
Dähne, Saschasascha.daehne (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3497-3225
Gatter, Alexanderalexander.gatter (at) dlr.deUNSPECIFIED
Heilers, Gerritgerrit.heilers (at) dlr.deUNSPECIFIED
Klawonn, Mark Alexanderalexander.klawonn (at) dlr.deUNSPECIFIED
Kohl, Eugeneugen.kohl (at) iwes.fraunhofer.deUNSPECIFIED
Mindt, Maximilianmaximilian.mindt (at) dlr.deUNSPECIFIED
Seebach, Oliveroliver.seebach (at) dlr.deUNSPECIFIED
Sobotta, Doritdorit.sobotta (at) dlr.deUNSPECIFIED
Thomas, Philippphilipp.thomas (at) iwes.fraunhofer.deUNSPECIFIED
Wagner, JohannesDLR, IPAUNSPECIFIED
Willberg, Christianchristian.willberg (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2433-9183
Date:11 December 2017
Refereed publication:No
Open Access:Yes
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
DOI :10.2314/GBV:1007472367
Number of Pages:190
Status:Published
Keywords:Windenergieanlage, Mehrkörpersimulation, DTU 10MW, Rotordynamik, Profilpolaren, Strukturdimensionierung, Turbulence, Large-Eddy-Simulation, Integrated Data Model, SIMPACK, Modelica, Functional Mock-up Interface, Remote Component Environment (RCE), OneWind
Institution:Institut für Flugsystemtechnik
Department:Sichere Systeme & Systems Engineering
HGF - Research field:Energy
HGF - Program:Renewable Energies
HGF - Program Themes:Wind Energy
DLR - Research area:Energy
DLR - Program:E SW - Solar and Wind Energy
DLR - Research theme (Project):E - Wind Energy
Location: Braunschweig , Göttingen , Köln-Porz , Oberpfaffenhofen
Institutes and Institutions:Institute of Flight Systems
Institute of Aeroelasticity
Institute of Composite Structures and Adaptive Systems
Institute for Aerodynamics and Flow Technology
Institut of Simulation and Software Technology
Institute of Atmospheric Physics > Transport Meteorology
Deposited By: Schumann, Holger
Deposited On:12 Dec 2017 12:21
Last Modified:31 Jul 2019 20:12

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