Steigerung der aerodynamischen Effizienz von Windkraftanlagen durch den Einsatz adaptiver StruktursyDie Arbeit f\u00fchrt zwei junge Zweige der Ingenieurwissenschaften zusammen, die sich beide durch ein hohes Ma\u00df an Interdisziplinarit\u00e4t auszeichnen: die Adaptronik einerseits und die Technik der Windenergienutzung andererseits. Gegenstand der Untersuchung ist die Frage, inwieweit eine Steigerung der Jahresenergieertr\u00e4ge von Windkraftanlagen bei gegebenem Standort und Rotordurchmesser mit den Mitteln der Adaptronik erreicht werden kann. Dazu werden zwei Konzepte betrachtet, die durch eine aktive elastische Verformung die adaptive Gestaltkontrolle f\u00fcr die Rotorbl\u00e4tter erm\u00f6glichen. W\u00e4hrend die adaptive Verwindung eine Anpassung der Blattgestalt ohne \u00c4nderung der Querschnittsform erlaubt, ist die adaptive Verw\u00f6lbung gerade durch die Anpassung der Profile des Rotorblattes gekennzeichnet.Zun\u00e4chst wird ein strukturmechanisches Konzept f\u00fcr die adaptive Verwindung entwickelt und auf den Rotor des gew\u00e4hlten Anlagentyps angepasst. Der resultierende axiale Verwindungsverlauf wird an einem vereinfachten Rotorblattmodell experimentell ermittelt. Zus\u00e4tzlich werden Kriterien f\u00fcr die optimale Anstr\u00f6mung des Rotors entwickelt. Daraus werden zusammen mit dem axialen Verwindungsverlauf die aerodynamischen Anforderungen an die adaptive Verwindung hergeleitet. Selbst unter idealen Bedingungen bewirkt die adaptive Verwindung nur eine geringf\u00fcgige Steigerung der Energieertr\u00e4ge, welche die technische Realisierung des Konzeptes nicht rechtfertigen kann. Die Ergebnisse zeigen jedoch deutlich dessen Potential zur weitreichenden Beeinflussung der axialen Rotorlasten.Das Konzept der adaptiven Verw\u00f6lbung zielt auf eine Ver\u00e4nderung der aerodynamischen Profile des Rotors w\u00e4hrend der Anlagenbetriebes ab. Dieses Konzept wird zun\u00e4chst aus strukturmechanischer Sicht in einer Parameterstudie auf seine wesentlichen Einflussgr\u00f6\u00dfen untersucht. Die rechnerischen Ergebnisse werden mittels eines Rotorblattmodells experimentell verifiziert. Auf Basis der qualitativen Messergebnisse werden anschlie\u00dfend in aerodynamischen Berechnungen die quantitativen Anforderungen an die adaptive Verw\u00f6lbung hergeleitet. Diese k\u00f6nnen jedoch mit den heute verf\u00fcgbaren multifunktionalen Werkstoffen nicht erf\u00fcllt werden. Dennoch zeigt auch dieses Konzept einen erheblichen Einfluss auf die axialen Lasten des Rotors.Die Ergebnisse k\u00f6nnen f\u00fcr beide Konzepte nicht die in sie gesetzten Erwartungen erf\u00fcllen. Die gewonnenen Erkenntnisse k\u00f6nnen jedoch \u00fcber die hier betrachtete Zielsetzung hinaus weiterf\u00fchrend zur Reduzierung der axialen Lasten genutzt werden, welche f\u00fcr alle wesentlichen Anlagenkomponenten auslegungsrelevant sind. Entsprechend wird im Ausblick diese M\u00f6glichkeit zur Fortf\u00fchrung der Arbeit diskutiert.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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