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Projekte:

• Numerische Simulation und Turbulenzanalysen an Flügelprofilen mit Spektral-Finite-Elemente Code

Bernhard Stoevesandt und Wided Medjroubi

Die Eigenschaften des turbulenten Windes beeinflussen stark das aerodynamische Verhalten von Windkraftanlagen. Entsprechende Turbulenz in numerische Strömungssimulationen einzubinden und damit realistische Ergebnisse zu erhalten, gestaltet sich bis heute noch immer schwierig. Methoden mit hoher Rechengenauigkeit sind daher zunehmend in den Fokus der Forschung gerückt.

In dem Projekt wurden verschiedene Flügelprofile bei unterschiedlichem Anströmwinkel bzw. bewegten Profilen mit einem Spektral-Finite-Elemente Code berechnet. Die Methode wurde validiert anhand von Messungen mit einem NACA0012 Profil.

An einem weiteren Profil wurde anschließen die ablösende Strömung analysiert um eine stochastische Rekonstruktion von turbulenten Zeitreihen zu ermöglichen.

Des weiteren wurden numerische Simulationen von bewegten Flügel Profilen durchgeführt. Die bewegten Flügel Profile waren mit einer sinusförmiger Signal y = a cos(2 pi f t) gesteuert, wobei a die Schwankung Amplitude, f die Schwankung Frequenz und t die Zeit ist. Die Schwankung Amplitude und Frequenz waren so gesucht dass sich eine Transition von einem Widerstand erzeugenden Nachlauf zu einem Schub erzeugenden Nachlauf ergab. Während dieser Transition tritt ein anderen Nachlauf auf, der Neutral genannt wird, weil der vom Flügel erzeugenden Widerstand gleich hoch dem erzeugenden Schub ist.

Weitere Untersuchungen an dicken Flügelprofilen und im Stall Bereich folgen.

Veröffentlichungen:

• W. Medjroubi, B. Stoevesandt, B. Carmo, and J. Peinke.
  "Direct Numerical Simulations of the flow around a heaving airfoil".
  An Computers and Fluids eingereicht.
  Under review.
• W. Medjroubi, B. Stoevesandt and J. Peinke.
  "Direct Numerical Simulations of plunging airfoil wakes using Spectral/hp Element Method".
  An Journal of Computational and Applied Mathematics eingereicht. Under review.
• B. Stoevesandt: "Investigations on Turbulence for Wind Turbine Aerodynamics",
  Ph.D. Thesis, Uni-Oldenburg, 2010