46415 Numerisk designoptimering af vindmøller

2024/2025

Kursusinformation
Numerical design optimization of wind turbines
Engelsk
5
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
Retningsspecifikt kursus (MSc), Wind Energy
Teknologisk specialisering (MSc), Sustainable Energy
Teknologisk specialisering (MSc), Wind Energy
Juni
Campus Lyngby
Forelæsninger, øvelser, samt individuelt projektarbejde.
3-uger
Bedømmelse af opgave(r)/rapport(er)
Evaluering af to korte projektrapporter og en længere projektrapport. Den endelige karakter er baseret på en helhedsvurdering.
7-trins skala , intern bedømmelse
De studerende forventes at tage dette kursus senere i uddannelsen, når de har opnået en vis forståelse for vindmølleteknologi. Det anbefales også, at eleverne er fortrolige med Matlab-programmering.
Michael Kenneth McWilliam , mimc@dtu.dk
46 Institut for Vind og Energisystemer
I studieplanlæggeren
Kontakt underviseren for information om hvorvidt dette kursus giver den studerende 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
Optimering bliver i stigende grad brugt i design af avancerede, højtydende og lette komponenter og strukturer. Eksempler på dette omfatter vindmøller, fly, landkøretøjer, marine- og rumfartøjer. Numeriske optimeringsalgoritmer anvendes rutinemæssigt til at bestemme den optimale kombination af geometri, materialeegenskaber og topologi, der maksimerer ydeevnen af forskellige komponenter.

Kurset giver den studerende indblik i hvordan man anvender numerisk designoptimering til design af komponenter inden for vindenergi. Den studerende får mulighed for at udforske strukturelt rotor design med komposit materialer, rotor aerodynamisk design eller design af stål støtte struktur til vindmøller. Kurset tilbyder analysekode til hvert enkelt af disse problemer. Erfaringen fra kurset er også anvendeligt som en introduktion til design optimering af komplekse komponenter og strukturer.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Formuler et optimalt designproblem, dvs. identificer designvariablerne og den tilsvarende parameteriseringsteknik, vælg passende begrænsninger og objektive funktioner
  • Udfør følsomhedsanalyse af de foreslåede problemer
  • Estimer den optimale konfiguration af en vindmølles rotorvinge eller støttestruktur ved hjælp af nogle forenklede antagelser og grundlæggende belastningstilfælde
  • Beregningskritiske begrænsninger for designproblemer
  • Løse aerodynamiske/​strukturelle numeriske optimeringsproblemer og udføre følsomhedsanalyse ved hjælp af optimerings-algoritmer og -teknikker
  • Udfør relevante ingeniørdesignstudier ved hjælp af numerisk optimering
  • Fortolke og analysere resultaterne fra optimeringsprocessen
  • Skrive tekniske rapporter, der beskriver det arbejde, der er udført gennem hele forløbet
Kursusindhold
Kurset er fokuseret på den praktiske anvendelse af numerisk optimering til at løse almindelige vindmølledesignproblemer. Meget af indholdet er dog stadig relevant for andre områder. Kurset vil byde på forelæsninger om følgende emner:

- Komponentoptimering med fokus på relevante problemformuleringer.
- Optimeringsteori og algoritmer til ikke-lineær optimering.
- En kort gennemgang af aerodynamiske og strukturelle analysemetoder, ved brug af metoder, der typisk anvendes i industrielt design
- Overblik over den iterative proces, der ligger til grund for designoptimering af vindmøllekomponenter.
- Bestemmelse af de designmæssige drivende begrænsninger og dets sammenhæng med de forskellige fænomener, der observeres i vindmøllekomponenter.

Kurset er bygget op omkring 3 projekter. Den studerende vil have mulighed for at fokusere på 1 af 3 designproblemer:

1) Strukturelt vindmøllerotor design med komposit materialer.
2) Aerodynamisk vindmøllerotor design.
3) Udformning af offshore-støttestruktur af vindmøllestål.

Efter godkendelse fra den kursusansvarlige vil studerende have mulighed for at tage fat på deres eget designoptimeringsprojekt til det afsluttende projekt.
Sidst opdateret
02. maj, 2024