Vollautomatische aerodynamische Optimierungskette zum Entwurf von horizontal-achsigen Windenergieanlagen

Kurzfassung

In dieser Arbeit wird eine automatisierte Optimierungsumgebung für den Entwurf von Windenergieanlagen, basierend auf einem parametrischen CAD-Modell entwickelt. Durch die Integration verschiedener Komponenten wie Geometriemodellierung, skriptgesteuerte räumliche Diskretisierung, RANS-Simulation und Einsatz eines Optimierungsalgorithmus ermöglicht diese Umgebung eine effiziente aerodynamische Optimierung von Rotorblättern. Die Verwendung von B-Splines zur Profilapproximation im CAD-Modell und die Beschränkung der Diskretisierung auf ein Rotorblatt mit periodischen Randbedingungen reduzieren den Simulationsaufwand erheblich. Trotz erfolgreicher Optimierung des Betriebspunktes konnten signifikante Leistungssteigerungen nur begrenzt erzielt werden, was auf die Einfachheit des Basisrotordesigns und die Notwendigkeit einer Erweiterung der Optimierungsparameter hinweist. Die Arbeit zeigt die Vorteile einer solchen Prozesskette für Entwurfs- und Nachrechnungsaufgaben auf, empfiehlt jedoch komplexere Anpassungen für weitergehende Optimierungen.