Lokalisierung des laminar-turbulenten Übergangs an Turbulenzkeilen an Windenergierotorblättern

Bachelor-/Masterarbeit

Der Wirkungsgrad des Rotorblattes einer Windenergieanlage (WEA) wird im Wesentlichen durch das Verhältnis zwischen Auftrieb und Strömungswiderstand bestimmt. Die Höhe des Strömungswiderstands hängt dabei von der Reibung zwischen Strömung und Rotorblattoberfläche ab. Der oberflächennahe in Strömungsrichtung zuerst auftretende laminare Strömungsbereich weist dabei eine geringere Oberflächenreibung als der zur Hinterkante entstehende turbulente Strömungsbereich auf. Der laminar-turbulente Übergang (Transition) soll daher in Strömungsrichtung möglichst weit hinten auftreten um die Gesamtreibung und damit den Strömungswiderstand gering zu halten.

Mittels der thermografischen Strömungsvisualisierung ist es möglich die Position der Transition mit Hilfe von Bildverarbeitungsmethoden auf der Rotorblattoberfläche einer sich in Betrieb befindlichen WEA zu bestimmen, indem die sich durch die beiden Strömungszustände unterschiedlich ausprägenden Oberflächentemperaturen linienförmig in Strömungsrichtung ausgewertet werden. Auf Grund von Verschmutzungen oder Beschädigungen der Oberfläche kann die Transition jedoch verfrüht auftreten und sich dahinter ein so genannter Strömungskeil ausprägen (vgl. Bild 1). Da die Transition entlang der Seitenflanken des Strömungskeils nicht quer zur linienförmigen Auswertrichtung auftreten, kann die Kante des Strömungskeils an dieser Stelle nur mit deutlich höherer Unsicherheit detektiert werden (vgl. Bild 2 a) und b)).

Eine Aufgabenstellung besteht in diesem Zusammenhang in der Weiterentwicklung der Lokalisierung der Transition mit Schwerpunkt auf einer besseren Erkennung an Strömungskeilen mit Hilfe von Bildverarbeitung. Es gilt eine Methode zu entwickeln, welche die linienförmige Auswertung in Form eines Vektorfeldes in mehr als eine Richtung erweitert. Die individuell ausgestaltbare Aufgabenstellung bietet die Möglichkeit an aktuellen Forschungsinhalten mitzuwirken.

Ihr Profil:

  • Studierende/r der Produktionstechnik, des Systems Engineering oder des Wirtschaftsingenieurwesens
  • Interesse an Inhalten der optischen Messtechnik
  • Keine Scheu vor Programmieraufgaben
  • Fähigkeit zur autodidaktischen Einarbeitung in neue Themenfelder
  • Gutes technisches Verständnis
  • Selbstständiges Arbeiten und Teamfähigkeit
  • Erfahrungen mit MATLAB sind hilfreich, aber keine grundlegende Voraussetzung
  • Gute Deutsch- und Englischkenntnisse

Kontakt

Daniel Gleichauf
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Telefon: +49 (0)421 218 646 39

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