D-A-CH TAGUNG 2011 - SGEB

übereinstimmen. Demzufolge muss die Darstellung der Turbulenzspektren über der dimensionslosenFrequenz zu annähernd kongruenten Bildern führen. Der Maßstab der Turbulenzspektrenwird durch die Anpassung der Profile der Integrallängenmaße bestimmt.4.2 Ähnlichkeit des WindkanalmodellsIm gegenständlichen Projekt wird ein maßstäbliches WEA-Modell (Abb. 3) für Referenzmessungenim Windkanal geplant. Der geometrische Maßstab der Modell-WEA soll 1:87betragen. In Verbindung mit dem zuvor genannten Frequenzmaßstab im Windkanal wird dieerste Eigenfrequenz des Windkanalmodells eingestellt. Die reale Anlage hat eine Nabenhöhevon 65 Metern und einen Rotordurchmesser von 40 Metern.In der Natur befindet sich die Flügelspitze in obersterStellung folglich auf 85 Metern über dem Boden. Bezogenauf den Windkanal liegt die Blattspitze der Modell-WEAfolglich ca. 1 Meter über dem Windkanalboden. Größerdarf das Modell keinesfalls werden, da sonst die Grenzschichtim Windkanal durch die sich ebenfalls ausbildendeGrenzschicht an der Windkanaldecke beeinflusst würde.Zur Herstellung des Schaftmaterials wird ein Laser-Sinter-Verfahren eingesetzt, bei dem ein Polyamid(PA)-Pulver mithilfe von Lasern, einem digitalen Modell folgend,schichtweise verschmolzen und dabei formgerechtsowie hochgenau aufgebaut wird. Das verwendete PA-Pulver eignet sich deshalb gut als Modellmaterial, da dieAnforderungen nach geringer Schichtdicke und einemhomogenen E-Modul zur Einhaltung dynamischer Ähnlichkeitsbedingungen(bzgl. Eigenfrequenzen- und formen)– bei gleichzeitig ausreichendem thermischen Widerstand– erfüllt werden. Der ausreichende thermische Widerstandwird wegen der Dissipationswärme im Versuch, insbesonderewegen der thermischen Einwirkungen der Dehnungsmessstreifen,über eine Wheatstonesche Brückenschaltunghergestellt. Der MassendämpfungsparameterAbb.3: Windkanalmodellkann mit dieser Konstruktionsweise hinreichend gut nachgebildetwerden. Um die erforderlichen Reynoldszahlen zu erreichen, werden auf der Außenseitedes Schaftes Rauigkeiten aufgebracht. Die Rotorblätter werden aus gleichem Grund geeignetgeformt.Im Schaft des WEA-Modells werden Dehnungsmessstreifen in sieben Höhenschnitten angebracht,damit die Verkrümmungen des Querschnitts nahe der Schaftstöße (die Lage derFlansche wird maßstabsgerecht nachgebildet) sowie in den Mitten der einzelnen Rohrabschnitteausgewertet werden können. Hierdurch lassen sich Diskontinuitäten der Biegeverkrümmungals Veränderung der Eigenformen über die Höhe des Modells messen, die als einSchädigungsmuster im Falle der Schwächung einer Flanschverbindung erwartet wird. Eswerden zusätzlich laseroptische Verformungssensoren zur Vermessung der Modellantwort indrei Höhenschnitten des Modells eingesetzt. Außerdem werden Miniaturbeschleunigungssensorenim passenden Maßstab zu den Höhenlagen der Beschleunigungssensoren im Naturmaßstabangebracht.5241