Bachelorarbeit: Verbesserung der Vorauslegung von Windenergieanlagen- Hohlwellen durch FEM-Simulation

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 Software-Entwicklungswerkzeuge und moderne Systemprüfstände im Verbund eingesetzt.

Um Synergieeffekte zwischen Komponenten zu maximieren, werden oft verschiedene Systemvarianten vorausgelegt und bewertet. Zum Beispiel sollten die Lager in der Hauptlagereinheit einer Windenergieanlage (WEA) auf die Rotorwelle abgestimmt werden. Zur Vorauslegung der Rotorwelle kann ein Festigkeitsnachweis auf Basis von Nennspannungen durchgeführt werden. Dabei führen die Rundungen der Welle zu Spannungsüberhöhungen, da sie wie Kerben wirken. Gängige Formzahl-Kennfelder zur Abschätzung der Spannungsüberhöhung sind für WEA-Rotorwellen aufgrund ihres großen Innendurchmessers nicht anwendbar.

Um die Spannungsüberhöhung dennoch präzise abschätzen zu können, sollen Formzahlen für WEA-Rotorwellen anhand von Finite-Elemente-Methode (FEM) Analysen ermittelt und mittels Regressionsfunktionen in Kennfelder überführt werden.

Aufgaben:

• Literaturrecherche zu Kerbwirkung
• Automatisierter Aufbau gekerbter Hohlwellen in FEM
• Bestimmung der Formzahl diverser Wellenkerben
• Erstellung von Regressionsmodellen zur Annäherung der Formzahlen in WEA-Hohlwellen
• Verifizierung der Regressionsmodelle anhand bekannter Formzahl-Kennfelder

Voraussetzung:

• Motivation zu selbstständigem und eigenverantwortlichem Arbeiten, Kommunikations- und Teamfähigkeit, sowie eine sichere Beherrschung der englischen Sprache
• FEM-Kenntnisse von Vorteil (ABAQUS)
• Programmierkenntnisse von Vorteil (MATLAB oder PYTHON)

Wir bieten:

• Wissenschaftliches Arbeiten in einem hoch motivierten, interdisziplinären Team
• Kontakt zur Industrie und Zusammenarbeit mit anderen Forschungsstätten
• Möglichkeit zur anschließenden Tätigkeit am Institut als studentischen/wissenschaftliche Hilfskraft
• Möglichkeit zur Promotion im Zuge der Bearbeitung von Forschungsprojekten

Auf deine aussagekräftige Bewerbung per E-Mail freut sich:

Christian Hollas, M. Sc. RWTH
Chair for Wind Power Drives

Campus-Boulevard 61, 52074 Aachen
christian.hollas@cwd.rwth-aachen.de