Strukturanalyse von Rotorblättern

Modell eines Rotorblattes

Die Rotorblätter sind neben dem Turm und der Gondel ein primärer Bestandteil jeder Windenergieanlage. Sie bestehen aus GFK und/oder CFK-Materialien und sind im Inneren hohl. Hergestellt werden sie in Sandwichbauweise und im Inneren von Stegen zusammengehalten. So sind sie relativ leicht aber können den Belastungen im Betrieb standhalten. Mittlerweile werden Prototypen mit 70 bis 80m Länge getestet und sollen bei den Multi-MW-Anlagen zum Einsatz kommen. 

Vom Aussehen und im Profil ähneln sie Tragflächen von Flugzeugen und Propellern von Hubschraubern. Durch ihre Form bedingt, strömt die Luft oberhalb des Profils schneller an der Oberfläche entlang als darunter. Dadurch entsteht an der Oberseite ein Unterdruck, der dafür sorgt, dass das Rotorblatt eine Aufwärtsbewegung erfährt und eine Rotationsbewegung durchführt, die für den Antrieb der Rotorachse genutzt wird.

Druckverhältnisse an einem Rotorblattprofil

Der Druck ist dabei von vielen verschiedenen Faktoren abhängig. Dazu zählt die Windgeschwindigkeit, der Winkel (Pitchwinkel) zwischen Rotorblatt und anströmender Luft und die Form des Blattes. Zur Untersuchung der Rotorblattformen kann ein Rotorblattprofil als Negativkörper in einem CFD-Programm eingelesen werden, an dem anschließend eine Luftströmung simuliert wird. Durch Auswerten der Ergebnisse werden so Strömungsbeiwerte, Geschwindigkeits- und Druckprofile gewonnen.

Leistungsspektrum:

  • CFD-Simulationen an einzelnen Rotorblattprofilen (2D)
  • Strukturauslegung für das Rotorblatt (3D)
  • Bemessung der Blattbolzen auf Tragfähigkeit und Ermüdung