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Simulation und Modellierung vonWirbelgeneratoren auf WindturbinenschaufelnRainer AndresDr. rer. nat. Andreas Spille-KohoffCFX Berlin Software GmbHDr.-Ing. Daniel KönigNordex Energy GmbHDr. -Ing. Georgios PechlivanoglouTechnische Universität Berlin
EinführungXue et al.: Advanced Aerodynamic Modeling of Vortex Generators for Wind Turbine Applications, 2010ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe BremenFolie 2
hp?attachmentid 81447&d 1377745960Folie 3ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
ÜbersichtVoruntersuchung und Validierung auf einer ebenen Platte Validierung anhand eines Experiments Nordex Wirbelgenerator auf der ebenen PlatteSimulation des Profils ohne Wirbelgenerator Geometrie und Vernetzung Anströmturbulenz und Transition SimulationsergebnisseSimulation des Profils mit Wirbelgenerator Geometrie und Vernetzung SimulationsergebnisseModellierung von Wirbelgeneratoren Implementierung in ANSYS CFX SimulationsergebnisseFolie 4ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
ÜbersichtVoruntersuchung und Validierung auf einer ebenen Platte Validierung anhand eines Experiments Nordex Wirbelgenerator auf der ebenen PlatteSimulation des Profils ohne Wirbelgenerator Geometrie und Vernetzung Anströmturbulenz und Transition SimulationsergebnisseSimulation des Profils mit Wirbelgenerator Geometrie und Vernetzung SimulationsergebnisseModellierung von Wirbelgeneratoren Implementierung in ANSYS CFX SimulationsergebnisseFolie 5ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
GitterstudieVernetzung (ICEM CFD) 8 Hexa-Netze 1.3 – 8.3 Mio. Knoten𝒉Folie 6ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
StrömungsfeldIsofläche fürU 26 m/sFolie 7ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
GitterstudieVariation ion derGitterauflösungEinfluss derAnströmturbulenzANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
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GitterstudieVernetzung (ICEM CFD) 8 Hexa-Netze 2.1 – 8.0 Mio. KnotenFolie 10ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
GitterstudieFolie 11ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
StrömungsfeldK. Torii, K. Nishino, K. Nakayama. Heat Transfer Augmentation by Longitudinal Vortices in a Flat Plate BoundaryLayer, Proc. of the Tenth International Heat Transfer Conference, vol. 6, pp. 123-128, Brighton, 1994ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
StrömungsfeldFolie 13ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
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VernetzungGeometrieSYMMETRYSYMMETRYFolie 15ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
GitterstudieInfluence of the flow domain dimensions on the force-coefficients (AoA 4 )Folie 16ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
VernetzungVernetzung (ICEM CFD) 7 Hexa-Netze 53 000– 547 000 KnotenFolie 17ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
GitterstudieFolie 18ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
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AnströmturbulenzTurbulenz an der ProfilvorderkanteInletLeading EdgeFolie 20ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
TransitionsmodellierungFolie 21ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
odellIntermittenz entsprechendAbschätzung durch XFOILIntermittenz entsprechendPosition des ZackenbandesFolie 22ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
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StrömungsfeldFolie 24ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
ProfilpolareANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
transiente SimulationAoA 12 , Re 3.0 x 106, SST-ModellWand mitHaftbedingungFolie 26ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
transiente SimulationFolie 27ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
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SimulationsgebietGeometrieFolie 29ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
Vernetzung Vernetzung auf Grundlage des 6 Mio. Knoten Netzes aus derSimulation des VGs auf der ebenen PlatteFolie 30ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
ÜbersichtVoruntersuchung und Validierung auf einer ebenen Platte Validierung anhand eines Experiments Nordex Wirbelgenerator auf der ebenen PlatteSimulation des Profils ohne Wirbelgenerator Geometrie und Vernetzung Anströmturbulenz und Transition SimulationsergebnisseSimulation des Profils mit Wirbelgenerator Geometrie und Vernetzung SimulationsergebnisseModellierung von Wirbelgeneratoren Implementierung in ANSYS CFX SimulationsergebnisseFolie 31ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
StrömungsfeldFolie 32ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
StrömungsfeldStrömungsvisualisierung stromab des GeneratorsFolie 33ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
GrenzschichtprofileQualitativer Vergleich des Grenschichtprofils mit und ohne WGFolie 34ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
ProfilpolareCFXWindkanalANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe BremenCFX mit WGWindkanalmit WG
ÜbersichtVoruntersuchung und Validierung auf einer ebenen Platte Valdierung anhand eines Experiments Nordex Wirbelgenerator auf der ebenen PlatteSimulation des Profils ohne Wirbelgenerator Geometrie und Vernetzung Anströmturbulenz und Transition SimulationsergebnisseSimulation des Profils mit Wirbelgenerator Geometrie und Vernetzung SimulationsergebnisseModellierung von Wirbelgeneratoren Implementierung in ANSYS CFX SimulationsergebnisseFolie 36ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
WG-Modellierung„Lifting-Force“-Modell („BAY“-Model)Prinzip:ersetze Geometriedurch Quellterm ineinem definiertenGebiet𝑳 𝑪𝐕𝐆Folie 37ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
WG-Modellierungzusätzlich Abwandlung des Modells hin zu drei Testfällen:1)2)3)Folie 38ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
ÜbersichtVoruntersuchung und Validierung auf einer ebenen Platte Validierung anhand eines Experiments Nordex Wirbelgenerator auf der ebenen PlatteSimulation des Profils ohne Wirbelgenerator Geometrie und Vernetzung Anströmturbulenz und Transition SimulationsergebnisseSimulation des Profils mit Wirbelgenerator Geometrie und Vernetzung SimulationsergebnisseModellierung von Wirbelgeneratoren Implementierung in ANSYS CFX SimulationsergebnisseFolie 39ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
Kalibrierung des ModellsKalibrierung des ModellsCVGCVG 2.20WirbelstärkeAblöseverhaltenCVG 2.20aerodyn. BeiwerteFolie 40ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
WirbelstärkeBeste Übereinstimmungmit vernetztem WG fürCVG 2.20Folie 41ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
StrömungsfelderFolie 42ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
StrömungsfelderFolie 43ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
AusblickProblematik selbst mit Verwendung des Wirbelgeneratormodells hoheGitterauflösung notwendigSpannweitenauflösung eines Rotorblatts typischerweise bei10 bis 20 cm (Breite der „Box“ für Quellterm: ca. 7 mm)nicht realisierbar, wenn einzelne Wirbel aufgelöst werdenVGgeometrieauflösende VarianteNetz für „Lifting-Force“-ModellFolie 44ANSYS Conference & 33rd CADFEM Users' Meeting, 24.-26. Juni 2015, Messe Bremen
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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