• How will they behave when it gets nasty?

Modellierung und Analyse von Windenergieanlagen

Finite-Elemente-Analyse und Mehrkörpersimulation

Bereits 1971 hat Wölfel als eines der ersten Ingenieurunternehmen in Deutschland computerorientierte Berechnungen für industrielle Auftraggeber durchgeführt. Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung sind wir in der Lage, auch hochkomplexe Strukturen zu berechnen oder die Wechselwirkung von Schwingungen und Schallabstrahlung. Hierbei können für die numerische Analyse FE-Solver (z. B. Abaqus) oder MKS-Programme (z. B. Simpack), je nach Fragestellung, zum Einsatz kommen.

Wir können Ihre gesamte Windenergieanlage beurteilen

  • Komplette Systemanalyse mit unterschiedlichem Genauigkeitsgrad
  • Detaillierte Komponentenanalyse
  • Analyse von Dehnunggen, Spannungen sowie Prognose zur Lebensdauer
  • Voll parametrisierte Modelle sorgen für hohe Effizienz
  • Stark nichtlineares Modellverhalten für realistische Ergebnisse

Modell Windenergieanlage – Bauteile

  • Turm
  • Gondel
  • Getriebe
  • Nabe
  • Rotorblätter

Weitere Komponenten wie flexible Fundamentplatte und Generator können für eine sehr detaillierte Analyse hinzugefügt werden.

Submodelle Gondel & Getriebe

Nachgiebige oder starre Körper

  • Starrer Köper: voll parametrisiert
  • Nachgiebiger Körper: Getriebe und Wellen

Verschiedene Genauigkeitsgrade

  • Basic: konstante Steifigkeit
  • Advanced: individueller Zahnkontakt

Für eine höhere Genauigkeit können alle Komponenten der Submodelle in FE-Software modelliert werden.

Getriebeanalyse

 Eigenwertanalyse

  • Eigenfrequenzen und Eigenformen

Resonanzanalyse

  •  2D Campbell-Diagramm

 Hochlaufberechnung

  •  3D Campbell-Diagramm

Die Analyse bietet einen genauen Einblick in das Getriebe einschließlich Komponenten.

Submodell Turm

Nachgiebiger Körper

  • Finite-Elemente-Balken: voll parametrisiert
  • Komplexere Geometrien können in Abaqus erstellt werden

Modelle als Teilstruktur

  • Modell kann in verschiedenen WEA-Modellen verwendet werden
  • Modell kann zusätzliche Punktmassen zur Feineinstellung haben

Der Turm kann als starrer oder flexibler Körper modelliert werden, abhängig vom erforderlichen Genauigkeitsgrad. Offshore-Türme können ebenfalls modelliert werden.

Submodell Rotorblatt

Es gibt die folgenden beiden vereinfachte Ansätze ein Rotorblatt in der Software Simpack zu implementieren:

  •  Format Basic: Biegung und geometrische Versteifung werden berücksichtigt
  •  Format Advanced: Koppeleffekte zwischen Biegung und Torsion werden ebenfalls berücksichtigt

Detaillierte Ansätze zur Abbildung eines Rotorblatts sind über Submodelle, welche z. B. im FE-Solver Abaqus erstellt werden, berücksichtigbar.

Aerodynamik Rotorblatt

  • Das Modul AeroDyn des amerikanischen National Renewable Energy Laboratory (NREL) wird verwendet, um die resultierenden aerodynamischen Kräfte auf das Rotorblatt zu erstellen.
  • Sowohl Luv- als auch Leeläufer können simuliert werden.
  • Das Modell kann auch beim Design der Regelung für Rotorgeschwindigkeit, Leistungsabgabe etc. verwendet werden.

Das zertifizierte Modul AeroDyn ist eine integrierte Funktion in Simpack für die aerodynamische Analyse von Rotorblättern.

Informationsmaterial zum Download