Numerische Studie des aerodynamischen und aeroakustischen Verhaltens von Wirbelgeneratoren für Multimegawatt-Windenergieanlagen

Diese Dissertation untersucht die aerodynamischen und aeroakustischen Auswirkungen von VGs an modernen WEAs anhand numerischer Methoden. Dabei werden sowohl parametrische Studien an extrudierten Profilen als auch Analysen an vollständigen Rotorblättern durchgeführt. Je nach Anwendung kommen dabei stationäre und instationäre RANS sowie Derivate der Detached-Eddy-Simulation (DES) zum Einsatz. Ein zentrales Thema dieser Arbeit ist der Einfluss von VGs auf Profile mit hoher relativer Dicke, die insbesondere im Blattwurzelbereich moderner Rotorblätter eingesetzt werden. Durch die Nutzung von VGs wird gezeigt, dass der charakteristische tonale Lärm, der durch die Interaktion der Kármánschen Wirbelstraße mit der stumpfen Hinterkante entsteht, reduziert werden kann. Ein weiterer Untersuchungsbereich befasst sich mit der aeroakustischen Wechselwirkung zwischen VGs und Profilen mit geschlossener Hinterkante, die vor allem in den mittleren und äußeren radialen Blattsektionen zum Einsatz kommen. Im letzten Teil der Arbeit wird die Anwendung von VGs auf einem Rotorblatt untersucht. Dabei zeigt sich, dass die Wechselwirkung zwischen der rotationsbedingten Strömungsveränderung (engl. Rotational Augmentation) und den VGs eine signifikante Rolle spielt. Die gewonnenen Erkenntnisse tragen dazu bei, die Effizienz zukünftiger Rotorblätter zu steigern und die Lärmemissionen zu reduzieren, wodurch der weitere Ausbau der Windenergie technologisch unterstützt wird.