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

1. Zürcher Fachhochschule
Optimierung von Windkraftanlagen
Prof. Leonardo Manfriani, Zentrum für Aviatik

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. Zürcher Fachhochschule
Aerodynamischer Entwicklungsprozess
Numerisches Simulationsmodell
Windkanalkampagne
Feldversuche
Entwicklung
Validierung

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. 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. Zürcher Fachhochschule
Statische Profilpolaren
BA Ammann und Blunschi, 2012 - reference data: Sheldahl & Klimas, 1981

7. Zürcher Fachhochschule
Statische Profilpolaren
BA Ammann und Blunschi, 2012 - reference data: Sheldahl & Klimas, 1981

8. Zürcher Fachhochschule
Untersuchung unterschiedliche Flügel-Hinterkanten
BA Ammann und Blunschi, 2012

9. Zürcher Fachhochschule
Untersuchung unterschiedliche Flügel-Hinterkanten
BA Ammann und Blunschi, 2012

10. Zürcher Fachhochschule
Dynamische Profilpolaren
BA Ammann und Blunschi, 2012

11. Zürcher Fachhochschule
Dynamische Profilpolaren
BA Ammann und Blunschi, 2012

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. Zürcher Fachhochschule
Konzept und Konstruktion des Windkanalmodells

14. Zürcher Fachhochschule
Festigkeitsnachweis des Windkanalmodells

15. Zürcher Fachhochschule
Festigkeitsnachweis des Windkanalmodells

16. Zürcher Fachhochschule
Fertigung des Windkanalmodells
• Formgenauigkeit
• Oberflächenqualität

17. Zürcher Fachhochschule
Windkanalversuche
• Leistungscharakteristik der Windturbine
• Dynamische Kraftmessungen am Rotorblatt
• Spezifische Messungen für Validierungszwecke (Druckmessungen)

18. Zürcher Fachhochschule
Windkanalversuche

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. Zürcher Fachhochschule
Feldversuche
Unterstützung des Kunden
•Messtechnik
•Auswertung der Messdaten
LIDAR
•ZAV eigenes LIDAR
•Unterstützung bei Windmessungen

21. Zürcher Fachhochschule
Danke für die Aufmerksamkeit
Prof. Leonardo Manfriani
ZHAW Zentrum für Aviatik
leonardo.manfriani@zhaw.ch