Optimierung von Windkraftanlagen

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ZHAW School of Engineering, Energie- und Umweltapero vom 3. Juni 2015 zum Thema Windenergie – Chancen eines nachhaltigen Energieträgers
Prof. Leonardo Manfriani, Zentrum für Aviatik

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Optimierung von Windkraftanlagen

  1. 1. Zürcher Fachhochschule Optimierung von Windkraftanlagen Prof. Leonardo Manfriani, Zentrum für Aviatik
  2. 2. Zürcher Fachhochschule Über mich •32 Jahre Erfahrung als Aerodynamiker in der Industrie und an der ZHAW •Seit 2007 an der ZHAW, Zentrum für Aviatik •Professor für Aerodynamik und Flugmechanik seit 2011 •Windkanalversuche in verschiedene Flugzeugentwicklungsprojekte: Eurofighter, AM-X, Pilatus PC-12, Pilatus PC-21 •Entwicklung des Hauseigenen Windkanals mit Studentenarbeiten •Projektleiter bei der Windkanalversuchen von: – AGILE Vertikale Windturbine (2013) – WepfAir 3-Rotoren Windturbine (2015)
  3. 3. Zürcher Fachhochschule Aerodynamischer Entwicklungsprozess Numerisches Simulationsmodell Windkanalkampagne Feldversuche Entwicklung Validierung
  4. 4. Zürcher Fachhochschule Numerisches Simulationsmodell Numerisches Simulationsmodell Aerodynamische Profildaten aus der Literatur Erhebung aerodynamische Profildaten mittels Windkanalversuchen Aerodynamische Profildaten aus Software-Tools Datenbank Aerodynamische Profildaten Spezifische Eigenschaften der Windturbine
  5. 5. Zürcher Fachhochschule Aerodynamisch Profildaten aus der Literatur • Zugriff auf diverse Datenbanken aus Software-Tools • Panel method (z.B. Xfoil) • CFD (RANS) aus Windkanalversuchen • Statische Profilpolaren • Untersuchung unterschiedliche Flügel-Hinterkanten • Dynamische Profilpolaren
  6. 6. Zürcher Fachhochschule Statische Profilpolaren BA Ammann und Blunschi, 2012 - reference data: Sheldahl & Klimas, 1981
  7. 7. Zürcher Fachhochschule Statische Profilpolaren BA Ammann und Blunschi, 2012 - reference data: Sheldahl & Klimas, 1981
  8. 8. Zürcher Fachhochschule Untersuchung unterschiedliche Flügel-Hinterkanten BA Ammann und Blunschi, 2012
  9. 9. Zürcher Fachhochschule Untersuchung unterschiedliche Flügel-Hinterkanten BA Ammann und Blunschi, 2012
  10. 10. Zürcher Fachhochschule Dynamische Profilpolaren BA Ammann und Blunschi, 2012
  11. 11. Zürcher Fachhochschule Dynamische Profilpolaren BA Ammann und Blunschi, 2012
  12. 12. Zürcher Fachhochschule Planung der Windkanalkampagne • Genaue Definition der Zielen mit dem Kunden • Einhaltung der Ähnlichkeits-Parameter (Schnelllaufzahl, Reynoldszahl etc.) • Konzept und Konstruktion des Windkanalmodells • Festigkeitsnachweis (FEM Analyse, Dry-Runs) • Messtechnik • Besprechung/Organisation mit Windkanalbetreiber (ETHZ, RUAG)
  13. 13. Zürcher Fachhochschule Konzept und Konstruktion des Windkanalmodells
  14. 14. Zürcher Fachhochschule Festigkeitsnachweis des Windkanalmodells
  15. 15. Zürcher Fachhochschule Festigkeitsnachweis des Windkanalmodells
  16. 16. Zürcher Fachhochschule Fertigung des Windkanalmodells • Formgenauigkeit • Oberflächenqualität
  17. 17. Zürcher Fachhochschule Windkanalversuche • Leistungscharakteristik der Windturbine • Dynamische Kraftmessungen am Rotorblatt • Spezifische Messungen für Validierungszwecke (Druckmessungen)
  18. 18. Zürcher Fachhochschule Windkanalversuche
  19. 19. Zürcher Fachhochschule Windkanalversuche Strömungsvisualisierung •Aerodynamische Phänomene sichtbar machen •Strömung im Wasserkanal untersuchen Auswertung •Datenreduktion •Windkanalkorrekturen Validierung •Vergleich mit numerischem Simulationsmodell •Vergleich mit Feldversuchen
  20. 20. Zürcher Fachhochschule Feldversuche Unterstützung des Kunden •Messtechnik •Auswertung der Messdaten LIDAR •ZAV eigenes LIDAR •Unterstützung bei Windmessungen
  21. 21. Zürcher Fachhochschule Danke für die Aufmerksamkeit Prof. Leonardo Manfriani ZHAW Zentrum für Aviatik leonardo.manfriani@zhaw.ch

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