Bachelor- / Masterarbeit: Erstellung einer 2D CFD-Struktur-Simulation zur Vorhersage von strömungsinduzierten Schwingungen von Windenergieanlagentürmen

Der Chair for Wind Power Drives erforscht das Verhalten von Antriebssystemen in modernen Multimegawatt-Windkraftanlagen. Forschungsziele sind die Steigerung der Verfügbarkeit, der Robustheit und der Energieeffizienz der Windenergieanlagen sowie die Senkung der Stromgestehungskosten. Hierzu werden Softwareentwicklungswerkzeuge und moderne Systemprüfstände im Verbund eingesetzt.

Mit dem weltweit steigenden Bedarf an elektrischer Energie wächst auch der Anspruch an die Leistungsfähigkeit von Windenergieanlagen. Um diesem Bedarf gerecht zu werden, werden zunehmend leistungsstärkere Anlagen mit größeren Rotordurchmessern und höheren Türmen entwickelt. Diese Anlagen sind jedoch anfälliger für strömungsinduzierte Schwingungen. Diese Anfälligkeit ist besonders im Aufbau der Anlage zu sehen, wenn lediglich der Turm steht. Solche Schwingungen können die Lebensdauer der Anlagen erheblich verkürzen und im Extremfall sogar zu strukturellem Versagen führen.

Um die nötigen Rechenressourcen für simulative Vorhersagen solcher Schwingungen zu minimieren, soll in dieser Arbeit anstatt einer 3D Simulation eine gekoppelte 2D-CFDStruktur-Simulation erstellt werden. Die somit den ersten Grundstein für eine vereinfachte Betrachtung legt.

Aufgaben:

• Literaturrecherche zum Thema Simulation von strömungsinduzierten Schwingungen von Windenergieanlagen
  im Aufbau
• Erstellung einer 2D CFD-Simulation, Durchführen einer Netzkonvergenzstudie und Vergleich unterschiedlicher numerischer Verfahren
• Durchführung von 2D CFD-Simulationen ohne strukturelle Bewegung
• Durchführung von 2D CFD-Simulationen mit gekoppelter struktureller Bewegung
• Analyse und Dokumentation der Ergebnisse

Voraussetzung:

• Interesse an schwingungstechnischen Fragestellungen im Kontext der Windenergie
• Motivation zu selbstständigem und eigenverantwortlichem Arbeiten, Kommunikations- und Teamfähigkeit
• Vorkenntnisse im Bereich CFD und Struktur-Modellierung vorteilhaft

Wir bieten:

• Wissenschaftliches Arbeiten in einem hoch motivierten, interdisziplinären Team
• Angenehmes Arbeitsklima und intensive Betreuung
• Flexible Arbeitszeiten und Möglichkeit zum Arbeiten im Homeoffice
• Möglichkeit zur anschließenden Tätigkeit am Institut
• Sofortiger Beginn möglich oder nach Absprache

Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:

Nils Knaup, M. Sc.
Chair for Wind Power Drives

Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
nils.knaup@cwd.rwth-aachen.de