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\section{Einleitung}\label{sec:Einleitung}
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Hintergrund der Masterthesis ist das an der HAW Hamburg durchgeführte Forschungsprojekt \glqq WindNumSim\grqq\ zur Entwicklung und Anwendung eines neuartigen Simulationsmodells zur strukturellen und akustischen Optimierung einer Windenergieanlage mit Hilfe
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von Fluid-Struktur-Interaktionen.
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Ziel dieser Masterthesis ist die Erstellung eines 3D-Strukturmodells einer Windenergieanlage (5MW NREL-Anlage), welches die Komponenten Rotorblatt, Turm, Spinner und Gondel beinhaltet sowie anschließender 3D FEM-Berechnung für ausgewählte Lastfälle.
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Die Bearbeitung umfasst die folgenden Punkte:
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\begin{itemize}
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\item Erweiterung eines bestehenden parametrisierten Flächenmodells der Windenergie-
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anlage mit CATIA V5
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\item Erstellung eines 3D-Strukturmodells der Windenergieanlage mit vollständigem
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Laminataufbau der Rotorblätter in ANSYS Workbench
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\item Vernetzung der Struktur mit Schalenelementen
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\item Validierung des 3D-Strukturmodells anhand gegebener Literaturangaben
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\item Durchführung verschiedener strukturmechanischer Analysen (z.B. Modalanalyse,
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dynamische Analyse, statische Belastung durch das Windfeld o.ä.)
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\end{itemize}
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Die FEM-Berechnung wird mit dem Programm ANSYS durchgeführt.
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\subsection{Forschungsprojekt}
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Das Forschungsprojekt zur \ac{WindNumSim}\footnote{WindNumSim, URL: \url{http://www.mp.haw-hamburg.de/pers/Graetsch/WindNumSim_main.htm}}.
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\subsection{Windenergieanlage}
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Bei der \ac{WEA} handelt es sich um eine von \emph{\ac{NREL}}\footnote{NREL, URL: \url{http://www.nrel.gov/}} zusammengestellte küstenabgewandte Ausgangs"=\ac{WEA},
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welche im Forschungsbericht \emph{Definition of a 5-MW Reference Wind Turbine for Offshore System Development} \cite{NREL09} dokumentiert ist.
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Das \ac{NREL} verwendet als Grundlage die öffentlich zugänglichen Informationen der Muster-\ac{WEA} von \emph{Multibrid~M5000} und \emph{REpower~5MW}.
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Aufgrund unzureichend öffentlichen Informationen der Muster-\ac{WEA}, verwendet das \ac{NREL} zusätzlich öffentlich zugängliche Eigenschaften der Konzeptmodelle von den Projekten \emph{WindPACT}, \emph{RECOFF} und \emph{DOWEC}.
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Die \ac{WEA} ist somit eine Zusammensetzung der einzelnen Modellen mit den repräsentativsten Spezifikationen.
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Da die \emph{REpower~5MW} gegenüber der \emph{Multibrid~M5000} für das \ac{NREL} eher konventionelle und erwartende Eigenschaften hat und die \emph{DOWEC} sehr hohe Übereinstimmung mit der \emph{REpower~5MW} hat, ist die \ac{NREL} Ausgangs-\ac{WEA}
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hauptsächlich aus diesen beiden Arbeiten entstanden.
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Neben der hiesigen Verwendung der Ausgangs-\ac{WEA} von \ac{NREL}, fand die \ac{WEA} unter anderem für Projekte des \emph{U.S. DOE's Wind \& Hydropower Technologies Program}s und des \emph{European Union UpWind research program}s sowie der \emph{International Energy Agency (IEA) Wind Annex XXIII Subtask 2 Offshore Code Comparision Collaboration (OC3)} Anwendung.
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\subsection{Modellbildung}
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Zur Modellbildung der \ac{WEA} kommen unterschiedliche Programme zum Einsatz.
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Die dreidimensionale Geometrieerzeugung erfolgt mit dem \acs{CAD}"=Programm \emph{CATIA\,V5} von der Firma \emph{Dassault Systèmes}\footnote{URL: \url{http://www.3ds.com/de/}}.
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Die Simulation hingegen erfolgt mit dem \acs{FEM}"=Programm \emph{ANSYS Mechanical} von der Firma \emph{ANSYS}\footnote{URL: \url{http://www.ansys.com/de_de}} über die \emph{ANSYS Workbench} in der 15.\,Version.
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