Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Aerodynamisk optimering av vindkraftverks rotorblad med en genetisk algoritm, BEM-teori, och XFOIL
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering, Industrial Ecology.
2014 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

This study presents a methodology that enables the annual average power of a wind turbine to be increased by automatically optimizing it’s airfoil, twist and chord dis- tribution. As a part of the study the software SiteOpt has been developed. This software connects the open source software XFOIL with the blade element momen- tum theory. XFOIL gives lift and drag coefficients which enable the blade element momentum theory to predict the power of a wind turbine at different wind and ro- tational speeds. An optimization algorithm of the type genetic algorithms is used to develop a new rotor blade. An academic benchmark case (Unsteady Aerodynamics Experiment Phase III) was selected as a starting point of the optimization because wind tunnel data was available for that campain. With the geometry developed by the genetic algoritm a theoretical increase of 15 % more power could be extracted. However, it has been shown that the model has shortcomings at high wind speeds where the predicted power does not match wind tunnel data. This is thought to be related to that the model assumes a completely rigid blade. In real world applica- tions a rotorblade will bend on higher wind speeds (about 8 m/s). It is therefore concluded that the model in its current form is flawed and that future work should aim to take these effects into account. However, a wind histogram for a specific loca- tion was used in order to calculate the annual average power for the wind turbine. The wind histogram used in this study to obtain the results has it’s wind speeds 81 % before 10 m/s where the model is acceptable. Therefore the results are largely to be considered accurate. 

Abstract [sv]

I denna studie presenteras en metod som möjliggör att ett vindkraftverks årliga genomsnittseffekt kan ökas genom att vingprofiler, korda- och twistdistributioner automatiskt optimeras. För studien har därför programvaran SiteOpt utvecklats. Denna sammanbinder den öppna programvaran XFOIL med den så kallade “bla- de element momentum”-teorin. XFOIL kan för vingprofiler ta fram lyft- och mot- ståndskoefficienter vilka möjliggör för “blade element momentum”-teorin att ta fram ett vindkraftverks effekt vid olika vindhastigheter och rotationshastigheter. En op- timeringsalgoritm av typen genetiska algoritmer har använts för att utifrån ett re- ferensfall ta fram ett optimerat rotorblad. I detta fallet valdes ett akademiskt vind- kraftverk (Unsteady Aerodynamics Experiment Phase III) där vindtunneldata fanns tillgänglig. Genom att den genetiska algoritmen optimerade vingprofilens geometri kunde teoretiskt 15 % mer effektuttag göras och en ny vingprofil presenteras i stu- dien. Däremot har det visats att den för studien utvecklade modellen har avvikelser från verkligheten vid höga vindhastigheter. Detta tros ha att göra med att model- len förutsätter ett helt stelt blad, medans verkligheten ofta medför blad som böjer sig vid höga vindhastigheter (c:a 8 m/s). Det konstateras därför att modellen i sin nuvarande form har vissa brister och att framtida arbete bör inrikta sig på att ta hänsyn till dessa hållfasthetsaspekter. Däremot används ett vindhistogram för en specifik plats för att beräkna ett vindkraftverks årliga genomsnittseffekt. Då vind- histogrammet som godtyckligt användes har vindhastigheter som till 81 % ligger innan 10 m/s, konstateras det att resultatet som presenteras till stor del ändå är giltigt då det använder den delen av modellen som visats ge god överensstämmelse med verkligheten. 

Place, publisher, year, edition, pages
2014.
National Category
Energy Systems Environmental Management
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-147904OAI: oai:DiVA.org:kth-147904DiVA: diva2:733042
Available from: 2014-07-07 Created: 2014-07-07 Last updated: 2014-07-07Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2609 kB)269 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2609 kBChecksum SHA-512
d4d31cfef16787634097e651d45bdf5e3fa833224245f91a3e40068ec38910857843f7cabd175ec8ff7698068e52a7ab498e9120254fe5755de5414653557a59
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Industrial Ecology
Energy SystemsEnvironmental Management

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 269 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 308 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf