46320 Vindmøllelaster, -aerodynamik og -kontrol

2024/2025

Kursusinformation
Loads, Aerodynamics and Control of Wind Turbines
Engelsk
10
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
Retningsspecifikt kursus (MSc), Sustainable Energy
Retningsspecifikt kursus (MSc), Sustainable Energy Technologies
Retningsspecifikt kursus (MSc), Wind Energy
Teknologisk specialisering (MSc), Sustainable Energy
Teknologisk specialisering (MSc), Wind Energy
E5 (ons 8-17)
Campus Lyngby
Forelæsninger og gruppearbejde i forbindelse med rapporter (3-4 studerende pr. gruppe)
13-uger
E5A
Skriftlig eksamen og bedømmelse af rapport(er)
For at deltage i eksamen skal studerende præsentere og bestå 4 gruppe opgaver. Den samlede karakter gives på basis af en individuel rapport og skriftlig eksamen (helhedsvurdering). Hvis der er færre end 40 tilmeldt kurset vil eksamen være en mundtlig eksamen.
Skriftlig eksamen: 3 timer
Ingen hjælpemidler
7-trins skala , ekstern censur
46300/46310 , Det anbefales at studerende har taget 46300 og/eller 46310 og føler sig tryg ved at programmere i Python. Viden om strukturel dynamik og aerodynamik er påkrævet, og viden om vindmølleteknologi, vindmølleaerodynamik og kontrolteori (PI controller) anbefales kraftigt.
Jenni Rinker , Lyngby Campus, Bygning 403 , rink@dtu.dk
Christian Bak , Tlf. (+45) 4677 5091 , chba@dtu.dk
Fanzhong Meng , famen@dtu.dk
Alan Wai Hou Lio , wali@dtu.dk
Kenneth Lønbæk , kenloen@dtu.dk
Taeseong Kim , Risø Campus, Bygning 114 , tkim@dtu.dk
46 Institut for Vind og Energisystemer
I studieplanlæggeren
Dette kursus giver den studerende en mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
Overordnede kursusmål
At give de studerende udvidede kundskaber i at modellere og analysere vindmøllers strukturdynamiske, aerodynamiske og kombinerede aeroelastiske egenskaber inklusiv kontrol ved hjælp af analytiske og numeriske metoder, og derved skabe grundlag for at kunne evaluere afvejningen mellem laster og produktion i vindmølledesign.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • I en gruppe, at ændre det aerodynamiske rotor design af en referencevindmølle til en ny vindklasse og evaluere kvaliteten af det nye design
  • Forklare hvordan designets aeroservoelastiske respons påvirker møllens produktion og designlaster og opstille hypoteser om hvordan designet kan forbedres
  • Forklare de forskellige kontrolmål og hvordan en styring kan tunes for at nå målene
  • Sammenligne de strukturelle, aeroelastiske og aeroservoelastiske egensvingningsformer af en vindmølle i drift og forklare forskellene mellem dem
  • Kalibrere en vindmølle-styring og evaluere dens virkning med en aeroelastiske simulering kode
  • Forklare hvordan forskellige aerodynamiske parametre (f.eks. tiphastighedsforhold, lift-drag værdier og liftkoefficient) påvirker det aerodynamiske design og rotorens ydeevne
  • Forklare hvilke eksterne laster der påvirker en belastning i møllen og skitsere middellaster versus vindhastighed
  • Simulere designlasterne for en mølle med ændret design og bruge den til at regne levetidslaster
  • Plotte og analysere kort-tids ekstreme (udmattelses) laster versus vindhastighed og forklare hvordan de er relateret til de beregnede ekstreme (udmattelses) designlaster
  • Mundtligt præsentere viden om aeroelastisk design af vindmøller
Kursusindhold
Dette kursus anvender færdigheder som kan tilegnes fra kurser 46300 og 46310 for at udvide de studerendes praktiske viden om interaktionerne mellem aerodynamik, last og kontrol igennem vindmølledesign. I løbet af semestret vil de studerende arbejde i grupper for at ændre designet af DTU 10 MW referencevindmøllen. Der undervises i de følgende emner: metoder for at ændre rotordesignet, grundlæggende viden om vindmøllekontrol og justering af styring, vindmølledynamik og aeroelastiske egensvingsningsformer, designlastberegninger (udmattelse og ekstrem), vindmøllegodkendelses-standarder og mere.

Teorien, modeller og metoder introduceret i dette kursus kan anvendes til generel modellering og analyse af vindmøller. Dog vil de studerende arbejde med HAWC koden (HAWC2S/HAWC2/HAWCStab2) til aeroelastiske simuleringer (HAWC2), aeroelastiske modalanalyse (HAWCStab2) af vindmøller og kalibrering af styringen (HAWC2S). De studerende bruger Python til at opsætte og post-processere simuleringer, samt en klyngecomputer til at køre mange simuleringer.
Sidst opdateret
02. maj, 2024