GAROS

 
 

Berechnung von elastisch rotierende Strukturen

 

GAROS ist ein Programmsystem für aeroelastische und rotordynamische Berechnungen von Windkraftanlagen. Stabilität und dynamische Responseberechnungen können durchgeführt werden. Windkraftanlagen mit sowohl horizontaler- als auch vertikaler Drehachse können berechnet werden.

 

Das Programm basiert auf einem modalen Kopplungsverfahren vom Turm und Rotor. Die Teilstrukturen werden mit Finiten Elementen idealisiert und die Modes werden vom Finite-Element-Programm NX Nastran berechnet. Das modale Modell enthält die vollständigen dynamischen gekoppelten Matrizen. Ebenfalls ist die geometrische Steifigkeitsmatrix enthalten. Bei der Stabilitätsanalyse, werden linearisierte quasi stationäre aerodynamischen Steifigkeit, Dämpfung und Masse Matrizen berücksichtigt. Die statische Deformation der Blätter kann zur Berechnung des Stabilitäts-Verhaltens für verschiedene Betriebsbedingungen berücksichtigt werden. Die instationäre aerodynamischen Kräfte können Mithilfe der Theodorsen-Funktion berücksichtigt werden. Diese beschreibt die zeitliche Differenz zwischen Bewegung und Kraft. In diesem Fall wird eine nicht-lineare Iteration für die Lösung des komplexen Eigenwertproblem angewendet. Für Rotoren mit zwei Blättern, werden die Eigenwerte mit der Floquet-Methode berechnet, weil die Gleichungen periodische Terme enthalten.

 

Zusätzlich zu der Stabilitätsberechnung können auch dynamische Responseberechnungen durchgeführt werden. Um die Ergebnisse der Stabilitätsanalyse zu überprüfen kann eine Responseberechnung mit zunehmender Rotor und Windgeschwindigkeit durchgeführt werden. Aerodynamische Kräfte bedingt durch Windgradient, Turmeinfluss, Schräganströmung, Böen und Turbulenzen können dabei berücksichtigt werden. Zentrifugal- und Gravitationskräfte sind auch enthalten. Die Ergebnisse können als Funktion der Zeit oder als Polarplots als Funktion vom Rotorwinkel geplottet werden. Knotenverschiebungen und Elementkräfte können berechnet werden. Der aerodynamische Induktionsfaktor kann berücksichtigt werden.

 

 
 
 
 

 

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Arne Vollan

Software-Entwicklung

 

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