Oelsmann, Julius: Numerische Simulation der Lasten auf den Schwimmkörper eines neuartigen Wellenkraftwerks

Abstract in German:

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit werden die Wellenbelastungen auf einen Punktabsorber des Wellenkraftwerks der Firma SINN Power GmbH untersucht. Für die Entwicklung des Wellenkraftwerks wurden Experimente in einem Wellenkanal in Florenz durchgeführt. Diese sollen im Rahmen dieser Arbeit aufbereitet und analysiert werden. Nach der Fehlerbereinigung der Messergebnisse, werden die aufgearbeiteten Wellenverläufe mit theoretischen Wellentheorien verglichen. Die Kraftverläufe werden nach der Ermittlung der hydrodynamischen Koeffizienten mithilfe der Morison Gleichung analytisch beschrieben. Da die Morison Gleichung nicht alle Strömungseffekte berücksichtigt, werden durch CFD-Untersuchungen zusätzliche Einflüsse untersucht. Der Wellenkanaltest wird weiterhin in der Simulationsumgebung ANSYS Fluent nachgebildet. Letztendlich wird die CFD-Simulation mit den Ergebnissen der experimentellen Untersuchungen verglichen und validiert. Durch die erhaltenen Ergebnisse erfolgt eine genauere Beschreibung der Lasten auf den Schwimmkörper. Die gewonnenen analytischen Formeln der Kräfte geben die gemessenen Kraftverläufe mit geringen Abweichungen wieder. Es stellt sich heraus, dass die dynamischen Kräfte wesentlich durch die Trägheitskräfte im Strömungsgebiet bestimmt sind. Die differenziertere Beschreibung der nutzbaren Auftriebskraft dient dazu, die Wellenlasten im Mehrkörpersimulationsmodell des Wellenkraftwerks realitätsnah einzustellen, um daraufhin eine bessere Regelungsstrategie entwickeln zu können. Die CFD-Ergebnisse stimmen gut mit den Ergebnissen der experimentellen Untersuchungen überein. Der Aufbau kann dazu genutzt werden, unterschiedliche Geometrien zu testen und die Koeffizienten zu ermitteln, sodass die Morison Gleichung anwendbar ist. Dadurch können zukünftig Wellenkanaltests durch CFD-Untersuchungen abgelöst werden und Kräfte exakter bestimmt werden.