Beteiligte Wissenschaftler

Simon Mewes (geb. Burmester) M. Sc.
Dr.-Ing. Guilherme Vaz
Prof. Dr.-Ing. Bettar Ould el Moctar

Projektbeschreibung

Der Fokus dieses Projekts liegt auf der zuverlässigen Vorhersage der hydrodynamischen Dämpfung und der Belastungen auf schwimmende Offshore-Windkraftanlagen mittels Numerischer Methoden. Es wird die Untersuchung der hydrodynamischen Dämpfung einer verankerten, schwimmenden Halbtaucherwindkraftanlage unter Verwendung von Reynolds-gemittelten Navier-Stokes Gleichungen (RANSE) vorgestellt. Die Untersuchungen umfassten systematische Verifizierungsstudien, in denen drei Methoden zur Quantifizierung von Fehlern und Unsicherheiten auf vier verschiedene Simulationsaspekte schwimmender Windkraftanlagen angewendet und miteinander verglichen wurden. Die Aspekte umfassen Wellenausbreitung, Wellenlasten auf einen Zylinder, Ausschwingversuch einer Halbtaucherwindkraftanlage in Längsrichtung (Wellen-/Windrichtung) und die Dynamiken eines Verankerungsmodells für den gleichen Ausschwingversuch.

Die Fehlerquantifiziermethoden beruhen auf der Richardson-Extrapolation und lieferten konsistente Ergebnisse. Zunehmende Komplexität der Simulationen führte zu größeren Fehlerabschätzungen und stellte erhöhte Anforderungen an die verwendbaren Simulationen. Darüber hinaus wurden verschiedene Modelle zur Vorhersage der hydrodynamischen Dämpfung untersucht, diese umfassen die zeitliche und räumliche Diskretisierung, die Modellierung der freien Oberfläche sowie Turbulenz- und Verankerungsmodelle. Für jedes Modell wurde die hydrodynamische Dämpfung in Bezug auf die lineare und quadratische Komponente und das Strömungsfeld analysiert. Die lineare Dämpfung wird hauptsächlich durch räumliche Diskretisierung, die Modellierung der freien Oberfläche und der Turbulenz beeinflusst. Die Auswirkungen der räumlichen Diskretisierung und des Verankerungsmodells dominieren den quadratischen Dämpfungsanteil. Die umfassenden Verifikationsstudien von Anwendungsfällen schwimmender Windkraftanlagen und die detaillierte Untersuchung der hydrodynamischen Dämpfung eines schwimmenden Fundaments gehen über den derzeitigen Stand der Forschung hinaus.