Automatisierte aerodynamische Parameterstudien für die Experimentalturbine im Forschungspark WiValdi

Abstract

In dieser Arbeit wird eine Prozesskette entwickelt, um die CFD-Simulation einer Windkraftanlage durch Automatisierung der Geometrie- und Netzerzeugung zu beschleunigen. Dazu wird ein parametrisches CAD-Modell in CATIA aufgebaut. Die aerodynamischen Profile werden durch B-Splines in einem Preprocessing-Schritt approximiert. Die Vernetzung erfolgt skriptbasiert im Programm POINTWISE, wobei ein vollständig strukturiertes Oberflächen- und Volumennetz des Blattes generiert wird. Anschließend wird die Prozesskette für die Simulation der Rotorumströmung mehrerer Rotorentwürfe für die DLR Experimentalturbine im Windpark WiValdi eingesetzt. Die Simulation der Rotorumströmung erfolgt durch eine stationäre RANS-Simulation unter Verwendung der Chimeratechnik. Neben der voll turbulenten Simulation aller Varianten wird die Leistung einer Rotorvariante auch mit Vorhersage der laminar/turbulenten Transition bestimmt. Der Vergleich zwischen der in der Simulation bestimmten Rotorumströmung und den in der Auslegung getroffenen Annahmen wird für einen ersten manuellen Optimierungsschritt verwendet. Aufgrund des stabilen Modellverhaltens wird ein Ausblick zur Integration in einen Optimierungskreislauf gegeben.