At give de studerende kundskaber i at modellere og analysere vindmøllers strukturdynamiske, aerodynamiske og kombinerede aeroelastiske egenskaber inklusiv kontrolleren ved hjælp af analytiske og numeriske metoder, og derved at give grundlag for at kunne designe vindmøller.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Opstille en strukturel model for en vindmølle og analysere vindmøllens strukturdynamiske egenskaber.
Beskrive vindmøllers svingningsformer og identificere disse i beregnede eller målte tidsserier af en vindmølles aeroelastiske respons.
Benytte Blade Element Momentum teorien til at beregne de aerodynamiske kræfter på en vindmøllerotor og beskrive dens begrænsninger og de tilføjede delmodeller der er nødvendige for beregning af realistiske instationære kræfter.
Anvende metoder til aerodynamisk design af en optimal vindmøllerotor og diskutere de praktiske begrænsninger i forbindelse med f.eks. strukturel stivhed, støj og produktion.
Beskrive mekanismer bag de to typiske aeroelastiske instabiliteter for vindmøller: stall-inducerede svingninger og flutter.
Beskrive forskellige koncepter for regulering af vindmøller og implementere en simpel vindmøllekontroller i en aeroelastisk simuleringsmodel.
Finde den relevante IEC standard for certificering af en vindmølle og anvende denne til at beregne et reduceret lastgrundlag.
Anvende metoder til ned- og opskalering af en vindmølle fra f.eks. 5 MW til 20 MW.
Dokumentere og forklare egne modeller, analyser og designvalg til andre, således at disse opnår en forståelse af de væsentligste resultater og konklusioner.
Kursusindhold:
Metoder til modellering af vindmøllers strukturdynamik, modal dynamik af vindmøller, Blade Element Momentum (BEM) teori koblet med instationær aerodynamik, aeroelastisk stabilitet af vindmøller ved egenværdisanalyse, metoder til aerodynamisk design af vindmøllerotorer, reguleringskoncepter for vindmøller, modellering af generatordynamik i frekvensområdet af det aeroelastiske respons, design og tuning af vindmøllekontrollerer, IEC standarden for vindmøller, beregning af et reduceret lastgrundlag for en vindmølle og sammenligning med målinger for samme vindmølle, og designmetoder til ned-/opskalering af vindmøller.
Bemærkninger:
Teorier, delmodeller, og metoder, som introduceres i dette kursus, vil være generelt anvendelige i modellering og analyse af vindmøller; dog vil de studerende arbejde med multi-body koden HAWC2 til aeroelastiske simuleringer af vindmøller udviklet på Risø DTU.
