Grafik: Jacob Paamand Waldbjørn, DTU Byg

Ny teknik skal forberedre hybridtest af vindmøllevinger

torsdag 15 sep 16
|

Kontakt

Jacob Paamand Waldbjørn
Forsker
DTU Mekanik
45 25 19 81
Hybridtestning af vindmøllevinger giver en række udfordringer, når man anvender konventionelle testmetoder. En ny ph.d.-afhandling fra DTU Byg demonstrerer to nye kompensationsteknikker, som kan forbedre nøjagtigheden og stabiliteten af vingetestene.

Strukturel testning af vindmøllevinger er hovedsageligt baseret på fuldskalatestning og materialeprøvning. For at etablere en forbindelse mellem disse to forsøgsprøvningsskalaer kan man benytte hybridtestning, som indbefatter en substrukturel testning.

Der er imidlertid nogle udfordringer med hybridtestning af vindmøllevinger, som Jacob Paamand Waldbjørn adresserer i sin ph.d.-afhandling ”Hybrid Simulation of Wind Turbine Blades”.

I hybridtestning isoleres en del af konstruktionen af særlig interesse og testes eksperimentelt for at studere eksempelvis lokale effekter som instabilitet og viskoelasticitet. Den resterende del af konstruktionen simuleres i en numerisk model, mens koblingen mellem de to delkonstruktioner – benævnt her som den fælles rand – håndteres via et kommunikationsloop, som opretholder ligevægt på den fælles rand.

Hybridtestning har været anvendt siden 1960’erne som en omkostningseffektiv eksperimentel testmetode indenfor både bygge- og maskinindustrien i form af såkaldt konventionel hybridtestning. Et fællestræk ved konventionel hybridtestning er, at den fælles rand er defineret ved et diskret punkt med få frihedsgrader.

Vindmøllevinger giver testudfordringer

For at kunne håndtere en vindmøllevinge via hybridtestning kræver det håndtering af en fælles rand, som dækker over en kontinuerlig kant eller flade – her benævnt singlekomponent-hybridtestning.

Dette medfører dog en række udfordringer i den eksperimentelle delkonstruktion, herunder deformationer i lastindføringsriggen samt inertieffekter induceret af massen fra lastindføringsriggen. Ydermere medfører singlekomponent-hybridtestning en forøget kompleksitet af den numeriske model, hvilket vanskeliggør håndteringen af singlekomponent-hybridtestning i realtid. 

Kompensationsteknikker skal forbedre nøjagtighed og stabilitet

For at håndtere disse udfordringer demonstrerer Jacob Paamund Waldbjørn i sin afhandling to kompensationsteknikker, som er i stand til at forbedre nøjagtigheden og stabiliteten indenfor singlekomponent-hybridtestning. Derudover præsenterer afhandlingen et system, som muliggør styring af den numeriske og eksperimentelle delkonstruktion med to forskellige hastigheder for derved at reducere den påkrævede beregningskapacitet.

Kommunikationsloopet til håndtering af singlekomponent-hybridtestning implementeres via det grafiske programmeringssystem LabVIEW, hvor det demonstreres i både et kvasistatisk og realtidsregime med en fælles rand, der indeholder et diskret punkt med op til 3 frihedsgrader.

Endelig præsenterer afhandlingen en indledende hybridteststrategi for en kommende singlekomponent-hybridtest på en vindmøllevinge af typen SSP34m, som skal bruges til at evaluere forskydninger i tværsnittet.

Jacob Paamand Waldbjørn forsvarede sin afhandling ”Hybrid Simulation of Wind Turbine Blades” mandag den 12. september.