Naarmate het vermogen van windturbines toeneemt, neemt ook de warmteproductie van elektrische componenten zoals generatoren, transformatoren en vermogenselektronica toe. Voor een betrouwbare werking moeten deze componenten voldoende worden gekoeld.
FlowMotion kreeg opdracht een passief ventilatieconcept te ontwikkelen dat zonder extra ventilatoren voldoende koellucht door de turbine kon voeren. Het project werd in twee gekoppelde CFD-stappen uitgevoerd.
In de eerste stap werd de buitenstroming rond de complete windturbine berekend, inclusief de invloed van rotor en naaf. Uit deze simulaties volgde de statische-drukverdeling over de buitenzijde. Door een luchtinlaat en -uitlaat te positioneren in gebieden met een gunstig drukverschil kon de natuurlijke doorstroming door de turbine worden vergroot.
In de tweede stap werd dit beschikbare drukverschil als randvoorwaarde gebruikt voor de interne stromings- en warmteoverdrachtsberekeningen in toren en gondel. Daarbij werden de warmteafgevende componenten opgenomen en werd ook thermische opdrijving meegenomen. De hoogte van de toren kan daardoor bijdragen aan een schoorsteeneffect en daarmee aan de passieve ventilatie.
De berekeningen lieten een complex intern stromingsveld zien. Met gerichte geleiding van de koellucht kon de luchtverdeling zodanig worden verbeterd dat de kritische componenttemperaturen onder de onderzochte bedrijfs- en weerscondities niet werden overschreden.
Naarmate het vermogen van windturbines toeneemt, neemt ook de warmteproductie van elektrische componenten zoals generatoren, transformatoren en vermogenselektronica toe. Voor een betrouwbare werking moeten deze componenten voldoende worden gekoeld.
FlowMotion kreeg opdracht een passief ventilatieconcept te ontwikkelen dat zonder extra ventilatoren voldoende koellucht door de turbine kon voeren. Het project werd in twee gekoppelde CFD-stappen uitgevoerd.
In de eerste stap werd de buitenstroming rond de complete windturbine berekend, inclusief de invloed van rotor en naaf. Uit deze simulaties volgde de statische-drukverdeling over de buitenzijde. Door een luchtinlaat en -uitlaat te positioneren in gebieden met een gunstig drukverschil kon de natuurlijke doorstroming door de turbine worden vergroot.
In de tweede stap werd dit beschikbare drukverschil als randvoorwaarde gebruikt voor de interne stromings- en warmteoverdrachtsberekeningen in toren en gondel. Daarbij werden de warmteafgevende componenten opgenomen en werd ook thermische opdrijving meegenomen. De hoogte van de toren kan daardoor bijdragen aan een schoorsteeneffect en daarmee aan de passieve ventilatie.
De berekeningen lieten een complex intern stromingsveld zien. Met gerichte geleiding van de koellucht kon de luchtverdeling zodanig worden verbeterd dat de kritische componenttemperaturen onder de onderzochte bedrijfs- en weerscondities niet werden overschreden.
