Numerische Simulation der instationären Strömungsverhältnisse am Darrieus-Rotor

Abstract

Heutzutage ist die Windkraft eine der wichtigsten Ressourcen für die Entnahme von Energie aus der Natur. Daraus resultieren verschiedene, hoch effiziente Windkraftanlagen, die heute eine große Rolle spielen. Hauptsächlich werden diese Anlagen nach der Richtung der Drehachse, also in Windkraftanlagen mit horizontaler Achse und in Windkraftanlagen mit vertikaler Achse unterteilt. In dieser Studie wird der Darrieus-Rotor (Windkraftanlage mit vertikaler Achse) bei einer kostanten Drehgeschwindigkeit von 180rpm und variablen Windgeschwindigketin von jeweils 11m/s, 5m/s, 4m/s und 3m/s mittels der Verwendung der Numerischen Strömungsmechanik (CFD) und im Besonderen die entsprechende Leistung des Rotors und die Fähigkeit der Entnahme der Energie von dem Rotor untersucht. Der Leistungskoeffizient der Windkraftanlage wird als das wichtigste Symbol analysiert. Die einzelnen Schritte der Simulation von der Idealisierung des Modells, der Modellierung, der Vernetzung bis zur CFD-Simulation, werden mit der entsprechenden theoretischen Unterstützung aufgezeigt. Außerdem wird ein Vergleich der Leistungskoeffzienten zwischen den Rotoren mit jeweils zwei und drei Flügeln vorgenommen. Daüber hinaus wird basierend auf den vorhandenen Daten aus einem Experiment die Abweichung zwischen der theoretischen Simulation und dem praktischen Experiment untersucht.