Diplomarbeit (abgeschlossen)

Stefan Spitz

Umwelttechnik & Ressourcenmanagement

Entwurf und aerodynamische Beschreibung eines Rotorblatts für eine Windenergieanlage

Im Rahmen dieser Diplomarbeit entsteht ein Entwurfsmodell für Rotorblätter von Windenergieanlagen. Während in der Vergangenheit bekannte Flügelprofile aus der Fliegerei (z.B. die NACA Profilreihen) verwendet wurden, grenzen moderne Profile sich mit wachsenden Anforderungen an Leistung und Größe der Windenergieanlagen immer weiter von den Ansprüchen der Fliegerei ab. Für den Entwurf werden grundlegende aerodynamische Effekte erarbeitet, die in die Auslegung mit einfließen. Vorerst wird dafür auf die NACA Profilreihen zurückgegriffen.
Darauf aufbauend sollen Einflüsse von Reynolds-Zahl, Oberflächenbeschaffenheit sowie Drehzahl bzw. Windgeschwindigkeit auf Belastung (Schubkraft) und Leistungsentnahme (Auftrieb) untersucht werden. Als Hilfsmittel wird dazu das Freeware-Programm „Xfoil“ verwendet, mit dem Strömungssimulationen an Tragflächen virtuell möglich sind.

Ziel ist der optimale Entwurf eines Rotorblattes, der weitestgehend automatisiert unter Eingabe von Bezugsgrößen in Matlab® realisiert wird. Dies beinhaltet die Programmierung einer Schnittstelle zwischen Matlab® und Xfoil. Zur Analyse werden Kennlinien über Schub- und Leistungsbeiwerte sowie Kraftverläufe der Rotorblätter erstellt. Abschließend wird mit den erarbeiteten Ergebnissen ein dreidimensionales CAD-Modell mit SolidWorks® erstellt.