Das Team der Isko Engineers AG nutzt mathematische Verfahren, um das Verhalten von starren und flexiblen Strukturen in Strömungen vorherzusagen – beispielsweise im Wind. Dabei hilft ihnen die Simulationssoftware Adina, die seit über 15 Jahren als originär multiphysikalisches Simulationswerkzeug weiterentwickelt wird. Wegen seiner komplexen Funktionalität ermöglicht das Programm die kombinierte Berechnung von Fragestellungen aus Strukturmechanik, Strömungsmechanik, Akustik, Thermodynamik und Elektromagnetismus. Die Komplettlösung integriert dabei unterschiedliche Simulationsdisziplinen in einem Programm und ermöglicht dadurch die Simulation komplexer Anwendungen. Zum Zweck einer möglichst realitätsnahen Analyse berücksichtigt Adina die sogenannte Fluid-Struktur-Interaktion (FSI). Wirkung der Anlage auf das Windfeld berechnen Das Ergebnis ist eine unmittelbare Kopplung zwischen der Struktur, etwa einem Rotorblatt, und dem umgebenden Strömungsfeld. Im Fall der Windkraftanlagen ist es damit möglich, sowohl den Einfluss der Windströmung auf die Struktur als auch die Wirkung der Anlage auf das Windfeld aussagekräftig zu berechnen. Die Simulation zeigt also nicht nur z.B. die Verformungen oder Schwingungen der Rotorblätter, sondern auch die globalen und lokalen Wechselwirkungen zwischen Anströmung und der Blatt- und Turmschwingung. Das methodische Instrumentarium umfasst alle wichtigen Verfahren der Modellierung und Analyse in den beiden relevanten Disziplinen Strukturdynamik und Strömungsdynamik. Die richtige Weichenstellung in der Konstruktion Der Strukturbereich umfasst sämtliche für die gewünschte Aussage erforderlichen mechanischen Bauteile und Verbindungen. Die Abbildung der Strukturen und Materialien erlaubt es dem Betreiber, bereits in der frühen Phase der Entwicklung Informationen und Grundlagen für die richtigen Weichenstellungen parat zu haben. Die Simulation der Struktur mit dem erforderlichen Detaillierungsgrad unter zum Teil extremen Lastbedingungen weist auf mögliche Schwachstellen hin, bevor man teure Prototypen baut und aufwändige Tests durchführt. Für die umfassende Betrachtung der Strömung arbeitet Isko mit diversen mathematischen Turbulenzmodellen und kann so die interessanten Strömungsbereiche abbilden. Die Bandbreite der Untersuchungen reicht von 2-D-Profil-Untersuchungen über Rotoranalysen bis hin zur Untersuchung der Strömungsbedingungen von Windparks. Digitales Lifecycle-Management Von besonderem Interesse sind die vielschichtigen mechanischen Belastungen der Rotorblätter auf Grund von Eigengewicht, Rotation, Massenträgheit, Anströmungsbedingungen und Aufbausituation. Mittels der gekoppelten Betrachtung der bewegten, flexibel abgebildeten Struktur im Strömungsfeld wird eine neue Qualität der Vorhersage erreicht. Die Belastungen eines Rotorblattes durch Gravitation und Fliehkraft in Überlagerung mit dem Druckverlauf auf den Rotorblättern und dem zyklischen Druckwechsel (Turmdurchlauf) ergibt für die Auslegung neue, wertvolle Erkenntnisse über die tatsächlichen Belastungen. Mit solchen komplexen Modellierungs- und Simulationstechniken ist Isko in der Lage, Phänomene wie die strömungsinduzierte Bauteilschwingung an Windkraftanlagen vorauszuberechnen und die Auslegung der Komponenten in der Entwicklungsphase gezielt zu optimieren. Aber auch die Bearbeitung komplexer Fragestellungen hinsichtlich Struktur- und Thermodynamik bei Lagern, Getrieben, Gehäusen oder Turbinen sind bei Isko seit Jahren etablierte Themen. Die Lebensdaueranalyse auf Basis gesicherter Lastannahmen schließt sich hieran nahtlos an.
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