Die Integration von HyperWorks in den Entwicklungsprozess von Windkraftanlagen

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Optimierung in HyperMesh und HyperView

Um die Nachteile der Parameter-Optimierung auszugleichen, wurden für das Pre- und Postprocessing der Optimierung in HyperMesh und HyperView mehrere TCL-Makros entwickelt, mit denen beispielsweise die Dicken der Lagen und die Gurtbreiten automatisiert geändert werden konnten.

Weitere Makros ermöglichen die Unterteilung des Rotorblattes in Längsrichtung, in Bereiche mit unterschiedlichem Lagenaufbau sowie die Definition der zugehörigen Designvariablen.

Schließlich wurde der Prozess um Makros zur Definition der Randbedingungs- und Optimierungsparameter erweitert. Auch die Ergebnisauswertung wurde im Zuge der Einführung dieses Prozesses weiter automatisiert. Dies ermöglicht es den Ingenieuren in der gleichen Zeit mehr Varianten zu analysieren.

Die genannten Prozesse und Methoden wurden dazu benutzt, für ein Kundenprojekt ein Rotorblatt nach neuesten GL-Richtlinien (GL-2010) zu optimieren und auszulegen. Der Prozess gewährleistet ein leichtes Rotorblatt mit ausreichenden Sicherheiten. Ein erster Prototyp wurde in China erfolgreich dem statischen Belastungstest unterzogen. Damit konnte dem Kunden die Zertifizierung des Rotorblattes ermöglicht werden. Dies zeigt, dass mit Hilfe numerischer Optimierung Gewicht gespart, Standards eingehalten und Entwicklungszeit reduziert werden kann (Bild3).

Kunden profitieren vom erweiterten Entwicklungsansatz

Unter Verwendung der Makros in HyperMesh (Bild4) können die Designvariablen und die Randbedingungen sehr einfach definiert werden. Ebenso kann in dem neuen Prozess die Herstellbarkeit als ein Kriterium direkt berücksichtigt werden. Durch den Einsatz der Makros konnte die benötigte Modellerstellungszeit deutlich verkürzt werden und der gesamte Prozess wurde erheblich verlässlicher.

Darüber hinaus kann das Optimierungs-Know-how von allen beteiligten Mitarbeitern genutzt werden. Insbesondere die verkürzte Zeit für das Aufsetzen der Optimierung hat dazu geführt, dass in der gleichen Zeit heute mehr Designvarianten analysiert werden können als früher. Designentscheidungen basieren daher nun viel mehr auf fundamentalen Analysen und Optimierungen als auf ingenieurstechnischer Intuition.

Letztendlich profitieren die Kunden von Acentiss am meisten von diesem erweiterten Entwicklungsansatz, da sie als Endprodukt Rotorblätter in optimaler Leichtbauweise erhalten. In naher Zukunft werden die Makros und die dadurch neu entstandenen Werkzeuge in einer Anwendungsoberfläche zugänglich gemacht, was zu einer deutlich vereinfachten Handhabung des Prozesses führen wird, manuelle Fehler vermeiden und weitere wertvolle Zeit beim Aufsetzen eines Optimierungsprojektes einsparen wird. (hö)

* Dr.-Ing. Christoph Katzenschwanz Head of Innovation, Simulation & Optimization, ACENTISS GmbH und Herrn Dipl.-Ing. Wolfgang Kurz Technical Manager Wind Energy, ACENTISS GmbH

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