Analytical Study of Stress Fields in Wind Turbine Blades

Taglialegne, Luca

The thesis aims at shedding light on the difference in the stress distribution between prismatic and non-prismatic beams. The approach strategy has being that of drastically simplifying the initial problem in the attempt to identify the relevant governing parameters. The geometry of a real wind turbine blade has been first drastically simplified: from the multi-cellular airfoil to a box girder and to a single web panel. Once solved the simplest problems, the intention has been to gradually reintegrate the complexity of the problem with the aim of applying the obtained results to a real wind turbine blade. The thesis consists of three parts. In the first part some brief information on the technology of wind energy and wind turbines are given. Also, the state of the art of the modeling of non-prismatic beams is discussed, with a particular focus on tapered beams. After some first remarkable results obtained at the beginning of the 20th century, the literature survey shows that only in recent years it has been an increase of interest on the subject. In the second part all the theoretical details that lead to the approach that is subject of the present thesis are deepened. In the third part the results of the application of the strategy proposed to both elementary and more complex geometries are shown, and the final remarks on the 10MW wind turbine blade are discussed.

Die Arbeit zielt darauf ab, den Unterschied in der Spannungsverteilung zwischen prismatischen und nicht prismatischen Strahlen zu beleuchten. Die Herangehensweise besteht darin, das ursprüngliche Problem bei dem Versuch, die relevanten maßgeblichen Parameter zu identifizieren, drastisch zu vereinfachen. Die Geometrie eines echten Windturbinenblatts wurde zunächst drastisch vereinfacht: vom mehrzelligen Tragflügel über einen Kastenträger bis hin zu einem einzelnen Stegpaneel. Nachdem die einfachsten Probleme gelöst worden waren, bestand die Absicht darin, die Komplexität des Problems schrittweise wieder zu integrieren, um die erhaltenen Ergebnisse auf ein echtes Windturbinenblatt anzuwenden. Die Arbeit besteht aus drei Teilen. Im ersten Teil werden einige kurze Informationen zur Technologie von Windenergie und Windkraftanlagen gegeben. Außerdem wird der Stand der Technik bei der Modellierung nicht-prismatischer Strahlen mit besonderem Schwerpunkt auf sich verjüngenden Strahlen erörtert. Nach einigen ersten bemerkenswerten Ergebnissen zu Beginn des 20. Jahrhunderts zeigt die Literaturübersicht, dass das Interesse an diesem Thema erst in den letzten Jahren zugenommen hat. Im zweiten Teil werden alle theoretischen Details vertieft, die zu dem Ansatz führen, der Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist. Im dritten Teil werden die Ergebnisse der Anwendung der vorgeschlagenen Strategie auf elementare und komplexere Geometrien gezeigt und die abschließenden Bemerkungen zum 10 MW-Windturbinenblatt erörtert.

Zitieren

Citation style:

Taglialegne, Luca: Analytical Study of Stress Fields in Wind Turbine Blades. 2019.

Access Statistic

Total:
Downloads:
Abtractviews:
Last 12 Month:
Downloads:
Abtractviews:

show details

Rechte

Use and reproduction:
All rights reserved

Export