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Simulation

Simulation von Windenergieanlagen

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Simulation: Die richtige Weichenstellung in der Konstruktion

Das methodische Instrumentarium umfasst alle wichtigen Verfahren der Modellierung und Analyse in den beiden relevanten Disziplinen Strukturdynamik und Strömungsdynamik. Der Strukturbereich umfasst sämtliche für die gewünschte Aussage erforderlichen mechanischen Bauteile und Verbindungen. Die genaue Abbildung der Strukturen und Materialien erlaubt bereits in der frühen Phase der Entwicklung, Informationen und Grundlagen für die richtigen Weichenstellungen bereit zu stellen. Die Simulation der Struktur mit dem erforderlichen Detaillierungsgrad unter zum Teil extremen Lastbedingungen weist auf mögliche Schwachstellen hin, bevor teure Prototypen gebaut und aufwändige Tests durchgeführt werden.

Für die umfassende Betrachtung der Strömung arbeitet ISKO mit diversen mathematischen Turbulenzmodellen und kann so die interessanten Strömungsbereiche mit hoher Genauigkeit abbilden. Die Bandbreite der Untersuchungen reicht von 2D-Profil-Untersuchungen über Rotoranalysen bis hin zur Untersuchung der Strömungsbedingungen von Windparks.

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Optimierte Auslegung von Komponenten und digitales Lifecycle Management

Von besonderem Interesse sind die vielschichtigen mechanischen Belastungen der Rotorblätter auf Grund von Eigengewicht, Rotation, Massenträgheit, Anströmungsbedingungen und Aufbausituation. Mittels der gekoppelten Betrachtung der bewegten, flexibel abgebildeten Struktur im Strömungsfeld wird eine neue Qualität der Vorhersage erreicht. Die Belastungen eines Rotorblattes durch Gravitation und Fliehkraft in Überlagerung mit dem Druckverlauf auf den Rotorblättern und dem zyklischen Druckwechsel (Turmdurchlauf) ergibt für die Auslegung neue, wertvolle Erkenntnisse über die tatsächlichen Belastungen.

Mit solchen komplexen Modellierungs- und Simulationstechniken ist ISKO in der Lage, Phänomene wie die strömungsinduzierte Bauteilschwingung an Windkraftanlagen vorauszuberechnen und die Auslegung der Komponenten in der Entwicklungsphase gezielt zu optimierten. Aber auch die Bearbeitung komplexer Fragestellungen hinsichtlich Struktur- und Thermodynamik bei Lagern, Getrieben, Gehäusen oder Turbinen sind bei ISKO seit Jahren etablierte Themen. Die Lebensdaueranalyse auf Basis gesicherter Lastannahmen schließt sich hieran nahtlos an.

Michael Probst, Vorstand ISKO engineers AG, München

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