Geometrische Zuordnung von thermografischen Messungen zur Strömungsvisualisierung an Rotorblättern von Windenergieanlagen

bearbeitender Student: Daniel Gleichauf

Masterarbeit

Zielstellung der Arbeit

Um die Einspeisung zu maximieren, wird von den Herstellern von Windenergieanlagen (WEA) ein hoher Entwicklungsaufwand betrieben. Seit einiger Zeit wird in Windkanaluntersuchungen unterstützend die thermografische Strömungsvisualisierung zur Bestimmung des laminar-turbulenten Strömungsübergangs eingesetzt. Unter kontrollierten Bedingungen im Windkanal lässt sich mit Bildverarbeitungsalgorithmen und unter Einbeziehung der räumlichen Anordnung der Kameras in Bezug zum untersuchten Rotorblattprofil die Position des Strömungsübergangs detektieren und auf die Profilgeometrie zurückrechnen. Unter den unbeständigen Bedingungen im Freifeld an laufenden WEA wachsen die Herausforderungen bezüglich einer automatisierten Detektion und geometrischen Zuordnung der Transition jedoch deutlich. So führt eine Änderung der Intensität der Sonnenstrahlung sowie der Bewölkung zu sich deutlich unterscheidenden Thermogrammen. Darüber hinaus resultiert eine Windänderung in einer Änderung der Lage von Rotorblatt in Bezug zur Kamera. Im Rahmen der Masterarbeit soll eine Auswertemöglichkeit für thermografische Freifeldmessungen zur Strömungsvisualisierung entwickelt werden. Im Ergebnis der Auswertung soll die Position für die laminar-turbulente Transition in Bezug auf die Profil-Geometrie eines
zuvor definierten radialen Abschnittes eines bekannten Rotorblattes stehen.

Es sind folgende Teilaufgaben zu bearbeiten:

  • Freistellung des Rotorblattes zur Abgrenzung vom Hintergrund (Himmel, Bewölkung)
  • Anpassung der Bildverarbeitung zur Detektion der Transition für Freifeldmessungen
  • Implementierung eines Algorithmus zur geometrischen Zuordnung zum Rotorblattprofil unter Einbeziehung der Profilgeometrie, des Standorts und des Pitch-Winkels
  • Programmierung einer Anwendungsoberfläche zur Auswahl eines Rotorblattabschnittes aus einem Gesamtbild und Visualisierung des Ergebnisses
  • Freifeldmessungen zur Bewertung der Abweichungen des Ergebnisses im Vergleich zur reinen zweidimensionalen Lösung und vereinfachten Profil-Geometrie-Varianten

Betreuer: Christoph Dollinger M.Sc.

Kontakt

Christoph Dollinger
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