D-A-CH TAGUNG 2011 - SGEB

gungsmessungen zu berechnen. Für die genaue Messung der Turmverformungen undTurmneigungen sollen deshalb drei zusätzliche zweiaxiale Inklinometer und vier Laserdistanzsensoreninstalliert werden. Des Weiteren sind neun induktive Wegsensoren und zweiunddreißigTemperatursensoren geplant.4 VERSUCHE IM WINDKANAL ZUR SCHADENSERKENNUNGAls Ergänzung zu den Messungen im Naturmaßstab wird ein dynamisch ähnliches Modellder WEA im Maßstab 1:87 für den Windkanal geplant. Die Zeitreihen der im Windkanal gemessenenModellantworten werden für den Aufbau einer gezielt steuerbaren Datenbasis vonidentifizierten Schädigungen und zum Testen von Algorithmen zur Erkennung von Strukturschädengenutzt. Im Gegensatz zu den Messungen an der realen WEA, ist im Windkanal dieSimulation gezielt eingeprägter Schädigungen im Modell möglich.Im Windkanal können zudem spezielle Randbedingungen modelliert werden. Beispielsweisekann die am realen Tragwerk häufig auftretende Sattelbildung in der Gründungsfuge,welche durch die permanenten Setzungen des Fundaments hervorgerufen wird, durch eineDrehfeder und einen weichen Anschlag im Bereich der Lagerung des flexiblen Modells imBoden des Grenzschichtwindkanals simuliert werden. Damit können die Auswirkungen einerSattelbildung auf die Antworten der Tragstruktur im Modellmaßstab direkt untersucht werden.Die Ergebnisse der Messungen im Natur- und Modellmaßstab sind nur dann dynamischähnlich, wenn die bezogenen Dimensionen mit passenden Skalierungsfaktoren modelliertwerden. Die Ähnlichkeiten welche hauptsächlich berücksichtigt werden müssen sind: Geometrische Ähnlichkeit Skalierung der Geometrie Kinematische Ähnlichkeit Skalierung der Geschwindigkeit Dynamische Ähnlichkeit Skalierung der KräfteDie Forderung, dass unterschiedliche Größen einer WEA im Modell und in der Naturgleich sein müssen, erfordert also ähnliche Strömungs- und Strukturverhältnisse. Dieses wirdzum Beispiel durch die Beibehaltung von Profilen und der Anzahl der Flügel erreicht, aberauch dadurch, dass Radius, Profiltiefe und Turmabmessungen im gleichen Verhältnis verändertwerden. Zwischen der WEA in der Natur und der im Modell müssen folglich – den Gesetzender Ähnlichkeitsmechanik folgend – die Maßstäbe der Geometrie, der Geschwindigkeit,der Zeit und der Frequenzen berücksichtigt werden. Zusätzliche ausführliche Informationenzu den einzuhaltenden Ähnlichkeitsgesetzen finden sich in [3] und [4].4.1 Ähnlichkeit des Windfeldes im GrenzschichtwindkanalDas mittlere Windprofil im Natur- und Modellmaßstab soll zueinander ähnlich sein. DieseAnforderung kann durch die Gleichheit des Profilexponenten erfüllt werden, mit dessenHilfe das mittlere Geschwindigkeitsprofil nach dem Potenzansatz beschrieben werden kann.Anhand einer Referenzgeschwindigkeit in einer Referenzhöhe (in der Natur meistens 10 Meterüber Grund) und dem Profilexponenten kann das mittlere Windprofil vollständig beschriebenwerden. Da dem mittleren Windprofil in der Natur noch turbulente Strömungsanteileüberlagert sind, muss im Windkanal neben dem mittleren Windprofil auch die TurbulenzintensitätI v simuliert werden, die als Verhältnis zwischen Standardweichung und mittlererWindgeschwindigkeit definiert ist. In Ergänzung zur räumlichen Verteilung der Geschwindigkeitsturbulenzmüssen auch die räumlichen Geschwindigkeitskorrelationen und die Verteilungder Geschwindigkeitsschwankungen über die Frequenzen im Modell und in der Natur2404