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Messungen der Reaktion im Feld und des Drucks am Prototyp einer Offshore-Windkraftanlage in Østerild, Dänemark



Größere und höhere Windturbinen zeichnen sich durch größere Kopfmassen und längere Masten der Rotor-Gondel-Baugruppe (RNA) aus. Beides führt zu einer niedrigeren Eigenfrequenz, wodurch die kritische Windgeschwindigkeit sinkt und die Wahrscheinlichkeit einer Wirbelresonanz steigt. Während freistehende Türme, wie z. B. Schornsteine, umfassend auf wirbelinduzierte Schwingungen (VIV) untersucht wurden, ist die fertige Windkraftanlage als Struktur noch nicht vollständig auf VIV untersucht worden. Eine laufende Feldmessreihe und ein Forschungsprojekt zur weiteren Validierung der aktuellen Vorhersagemodelle wird in Østerild, Dänemark, als Teil eines Transferprojekts mit Siemens Gamesa Renewable Energy durchgeführt. Die Messungen werden an zwei Prototypen der Windkraftanlagen SG 14-222 DD (SG 14) und SG 8.0-167 DD durchgeführt. Ein Durchbruch dieser Messreihe sind die Winddruckmessungen entlang des Umfangs des Turms der SG 14 in zwei Höhen, die eine direkte Messung der Windlast in der gleichen Zeit wie die Reaktionsmessung ermöglichen. Die Messreihe für SG 14 ist für zwei Jahre geplant und wird umfangreiche Messdatensätze in verschiedenen Konfigurationen von Windkraftanlagen liefern: freistehend, installiert, in Betrieb und nicht in Betrieb. Darüber hinaus wird die Messreihe Bedingungen berücksichtigen, die im Windkanal nur schwer zu reproduzieren sind: Transkritischer Bereich der Reynoldszahlen und glatte Oberflächenstruktur. Das allgemeine Ziel dieser Forschung ist es, die VIV in der realen Umgebung einer Windkraftanlage im Detail zu untersuchen und das Konzept der VIV-Modellierung unter Berücksichtigung der Schwingungsformen der Windkraftanlage zu verifizieren. Die Forschung wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) durch die Projekte Nr. 493357786 und 426322127 und von CICIND (Internationales Komitee für Industriebau) durch das CICIND-Forschungsprojekt "Reynolds number disparity and its effect on vortex excitation - Insight from full-scale tests at wind turbine towers" unterstützt.