FEM-Simulation von Temperatureinwirkungen auf den Rotor einer passiv gekühlten Windenergieanlage

Bachelorarbeit aus dem Jahr 2012 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Maschinenbau Note: 10 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen Sprache: Deutsch Abstract: Was wenn die unsichtbare Hitze im Herzen einer Windenergieanlage deren Effizienz und Lebensdauer still und heimlich untergräbt? Diese Frage steht im Zentrum einer faszinierenden Untersuchung die sich der komplexen Welt der passiven Kühlung von Windkraftanlagenrotoren widmet. Mittels modernster FEM-Simulationen (Finite-Elemente-Methode) mit ANSYS wird die Temperaturverteilung im Inneren des Rotors analysiert um Schwachstellen aufzudecken und innovative Konstruktionshinweise zur Optimierung der Kühlung zu entwickeln. Die Arbeit beleuchtet den aktuellen Stand der Technik im Bereich Windenergie und wagt gleichzeitig einen Blick in die Zukunft indem sie das Potential zusätzlicher Kühlungsstrategien auslotet. Von der detaillierten Modellvorbereitung mit Vernetzung und der Definition von Kontaktelementen bis hin zur Berücksichtigung von Strömungszuständen und der Berechnung von Wärmeübergängen wird jeder Aspekt präzise beleuchtet. Die Verifizierung des Simulationsmodells durch experimentelle Daten untermauert die Glaubwürdigkeit der Ergebnisse. Im Fokus stehen dabei konkrete Konstruktionsvorschläge die von der Steigerung des Wärmeflusses im Kupferblech über den Einsatz von Kühlrippen bis hin zur kompletten Umgestaltung des Kupferblechs reichen immer mit dem Ziel die maximale Temperatur im Rotor zu senken und seine Lebensdauer zu verlängern. Abschließend werden wertvolle Hinweise zur belastungsgerechten Konstruktion der Achse gegeben um die Zuverlässigkeit der gesamten Anlage zu gewährleisten. Eine unverzichtbare Lektüre für Ingenieure Entwickler und alle die sich für die Zukunft der Windenergie und die Optimierung passiver Kühlsysteme interessieren. Schlüsselwörter: FEM-Simulation Windenergieanlage Rotor Temperaturverteilung passive Kühlung Wärmeübergang Wärmedurchgang Konstrukti