Bachelorarbeit: Ermittlung des minimalen Rotorblattdetailgrads zur Simulation von Schwingungen in Windenergieanlagen

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.
Solche Schwingungen können die Lebensdauer der Anlagen erheblich verkürzen und im Extremfall sogar zu strukturellem Versagen führen. Diese Schwingungen werden durch die Rotorblätter beeinflusst.
Um das Schwingungsverhalten realitätsnah und mit geringem Rechenaufwand in numerischen Simulationen abbilden zu können, ist es entscheidend, den erforderlichen Detailgrad des Rotorblattmodells zu bestimmen. In dieser Arbeit soll dieser Detailgrad systematisch bestimmt werden.

Aufgaben:

• Einarbeitung in das Schwingungsverhalten moderner Windenergieanlagen und den Einfluss von Rotorblättern
• Auswahl geeigneter Lastszenarien zur Analyse strukturdynamischer Eigenschaften
• Aufbau verschiedener Simulationsmodelle mit abgestuften Detailgraden
• Definition eines Bewertungskriteriums zur Genauigkeit des Schwingungsverhaltens
• Durchführung und Auswertung der Simulationen
• Ableitung von Empfehlungen zum minimal notwendigen Modellierungsgrad für typische Anwendungen

Voraussetzung:

• Motivation zu selbstständigem und eigenverantwortlichem Arbeiten, Kommunikations- und Teamfähigkeit
• Für die Bearbeitung der Forschungsthemen sind Vorkenntnisse im Bereich der Mehrkörpersimulationen (SIMPACK) vorteilhaft
• Interesse an aeroelastischen Fragestellungen im Kontext der Windenergie

Wir bieten:

• Wissenschaftliches Arbeiten in einem hoch motivierten, interdisziplinären Team
• Angenehmes Arbeitsklima und intensive Betreuung
• Möglichkeit zur anschließenden Tätigkeit am Institut als Wissenschaftliche Hilfskraft
• 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