Dette er et afgangs-/bachelorprojekt som jeg lavede i forbindelse med afslutningen på maskiningeniøruddannelsen.
Projektet blev udarbejdet i samarbejde med en bachelor studerende, Mik Mønsted. I dette samarbejde mødtes den praktiske linie med den teoretiske. På trods af vi ikke havde mødt hinanden før, opstod der et unikt samarbejde.
Vi havde bestemt os for at arbejde sammen på projektet under navnet:
Ideen til projektet kom fra Anders Søe-Jensen og Steen Sandal, som tog kontakt til Ilmar Santos ,DTU, Mekanik, der tog videre kontakt til os. Ilmar blev vejleder sammen med Robert Mikkelsen som er vindmøllespecialist på DTU.
På uortodoks vis er dette projekt separeret i to forskellige dele. Det oprindelige projektforslag blev fremlagt af Anders Søe-Jensen og Steen Sandal. Opgaven i projektet var at konstruere en magnetisk aktuator til at styre en ATEF på et vindturbineblad. Formålet med denne styring var, at øge energiproduktionen af en vindturbine. Omtrent halvvejs igennem projektet gav delresultaterne en stærk indikation af, at det ikke var muligt at generere nok magnetkræfter til at styre aktuatoren, samt at en ATEF ikke ville kunne effektivisere en vindturbine. Dette var en stopklods for fet videre arbejde, og derfor blev det i stedet besluttet at arbejde videre med et projekt hos Robert Mikkelsen. Opgaven i det nye projekt bestod i viderearbejde på en forsøgsopstilling. Forsøgsopstillingen var blevet brugt til at undersøge anvendelsen af ATEFs til reduktion af belastninger på bladene af vindturbiner.
Anders og Steens vision var, at fremtidens vindturbineblade kunne skifte form. Dette skulle opnås ved at dele bladet op i segmenter og lade ark-formede magnetiske aktuatorer styre dem individuelt. Forhåbningen var at en ændring af vindturbinens vingeprofil skulle kunne øge dens effektivitet, ligesom anvendelsen af high-lift devices såsom slats og flaps på flyvemaskiner øger opdriftskraften.
Formålet med projektdel 1 var et proof of concept. Det ønskedes at undersøge hvorvidt aktuatordesignet kunne fungere, samt hvorvidt en ATEF vil kunne øge effektiviteten af en vindturbine. Det var oprindeligt hensigten at en modelvinge med en ATEF skulle konstrueres og testes i vindtunnel. Dette blev dog fravalgt efter skuffende resultater fra adskillige beregninger, hvorefter arbejdet fortsattes på projektdel 2.
Metoden i projektdel 1 er teoretiske undersøgelser. Der blev anvendt panelkodeprogrammet XFOIL til at undersøge aerodynamiske aspekter ved en vingeprofil med ATEF. Derudover anvendes der anvendt analytiske modeller og eksperimentelle korrelationer til at undersøge varmeledningen af aktuatoren. Der blev desuden anvendt finite element programmet FEMM, til at beregne magnetkræfter i aktuatoren.
Den eksisterende forsøgsopstilling bestod i en vinge med en fuld-span ATEF monteret i den røde vindtunnel på DTU. En kontrolkode kunne styre den ATEF for at reducere belastninger forårsaget af to oscillerende vinger. Resultater pegede på at der var et time lag i systemet som begrænsede effektiviteten af ATEF. En kontrolkode kunne styre ATEF´en for at reducere belastningerne forårsaget af to oscillerende vinger. Resultaterne pegede på at der var et time-lag i systemet, som begrænsede effektiviteten af ATEF´en.
Projektdel 2 havde to hovedformål. Det første var at bestemme systemets time lag. Det andet var at konstruere en ny vinge med karakteristika der var tættere på et rigtigt vindturbineblad. ATEFen skulle kun udgøre en del af spannet på vingen. Derudover skulle der implementeres flere måleinstrumenter i vingen.
Metoden i projektdel 2 har været en pragmatisk tilgang. En 3-dimensionel virtuel model af vingen blev lavet i et CAD program, for at overskueliggøre dokumentation og placering af forskellige komponenter.
Enden af vingen blev 3D printet i 2 dele pga. størrelsen.:
Time-lag måleren var lavet ved hjælp af programmet FlowCode samt elektronisk snilde.
