SG2226 Strömningsmekanik för vindenergi 6,0 hp
Wind Energy Aerodynamics
Utbildningsnivå
Avancerad nivå-
Kursnivå (A-D)
Huvudområde
Teknik
Betygsskala
A, B, C, D, E, FX, F
Kurstillfällen/kursomgångar
HT18 för programstuderande
-
Perioder
HT18 P1 (6,0 hp)
-
Anmälningskod
50594
Kursen startar
2018 vecka: 35
Kursen slutar
2018 vecka: 43
Undervisningsspråk
Engelska
Campus
KTH Campus
Antal föreläsningar
16 (preliminärt)
Antal övningar
Undervisningstid
Dagtid
Undervisningsform
Normal
-
Antal platser
Ingen begränsning
Planerade moduler
P1: F1, H1, A2, G2. mer info
Kursansvarig
Jens Fransson <jensf@kth.se>
Lärare
Antonio Segalini <segalini@kth.se>
Del av program
HT17 för programstuderande
-
Perioder
HT17 P1 (6,0 hp)
-
Anmälningskod
50710
Kursen startar
2017 vecka: 35
Kursen slutar
2017 vecka: 43
Undervisningsspråk
Engelska
Campus
KTH Campus
Antal föreläsningar
16 (preliminärt)
Antal övningar
Undervisningstid
Dagtid
Undervisningsform
Normal
-
Antal platser
Ingen begränsning
Schema
Planerade moduler
P1: F1, H1, A2, G2. mer info
Kursansvarig
Jens Fransson <jensf@kth.se>
Lärare
Antonio Segalini <segalini@kth.se>
Stefan Ivanell <stefani@kth.se>
Del av program
Lärandemål
Efter avslutad kurs skall studenten kunna:
- förklara grundläggande koncept av vindenergiutvinning samt hur en vindturbin fungerar från ett aerodynamiskt perspektiv.
- förklara hur rörelsemängdsteorin kan användas för strömning kring vindkraftverk och härleda Betz och Glauerts regler.
- designa ett optimerat blad genom att använda blad-element-momentum teori.
- förklara tillgängliga strömningsmekaniska mätmetoder relaterade till vindenergi samt under vilka förhållanden som de är tillämpbara.
- vilka verkliga driftsförhållanden som gäller inuti ett atmosfäriskt gränsskikt och vilka effekter detta har på laster på vindkraftverk.
- förklara grundläggande meteorologiska krafter samt hur dessa påverkar globala och lokala vindar.
- förklara dagliga och säsongsbaserade variationer av det atmosfäriska gränsskiktet, både för land- och offshore-förhållanden.
- använda olika simuleringsmetoder för produktionsberäkningar och beskriva när de är tillämpbara samt vilka begränsningar de har under olika terrängförhållanden.
Kursens huvudsakliga innehåll
För vindenergiapplikationer skall studenten kunna.
- förklara generella vindturbinsfunktioner samt huvudsakliga turbinkoncept.
- härleda ekvationer för rörelsemängdsteori inklusive Betz och Glauerts optimala prestanda.
- härleda generella aerodynamiska ekvationer för vindturbintillämpningar.
- förklara och använda blad-element-momentum teori.
- använda blad-element-momentum metoden för att designa ett optimerat blad.
- exemplifiera och förklara experimentella metoder som används både i fält och laboratoriemiljö.
- härleda ekvationer som beskriver vindtunnelblockage.
- förklara och beskriva grundläggande vakdynamik.
- förklara parametrar som påverkar vindparkers produktion.
- förklara hur is påverkar produktion.
- förklara generell vindmeteorologi (krafter, geostrofisk balans m m).
- förklara hur det atmosfäriska gränsskiktet påverkas av stabilitet samt markförhållanden.
- redogöra för olika vindenergiberäkningsmetoder och deras begränsningar och tillämpnings-områden.
Kursupplägg
Kursen består av 16 tvåtimmarsföreläsningar, inklusive två gästföreläsningar, en hemuppgift och en laborationsuppgift.
Laborationsuppgiften samt hemuppgiften kommer att vara viktiga central delar i kursen:
- Laborationsuppgiften syftar till att ge studenten förståelse i hur fundamentala parametrar påverkar det aerodynamiska beteendet av vindkraftverket.
- Hemuppgiften består i ett projekt där vindturbinsblad designas m h a Matlab.
Behörighet
Kunskap i strömningsmekanik motsvarande SG1215, SG1217, SG1220 eller motsvarande förkunskaper. Grundläggande kunskap i Matlab.
Litteratur
Hansen, Martin O. L., 2007, Aerodynamics of Wind Turbines,Earthscan Ltd, ISBN 9781844074389.
Ivanell, S., and Sørensen, J. N., 2010, Wind Turbine Aerodynamics, 30 pages course compendium.
Additional course material, about 200 pages.
Examination
- INL1 - Hemuppgift, 1,5, betygsskala: P, F
- LAB1 - Laboration, 1,0, betygsskala: P, F
- TEN1 - Tentamen, 3,5, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F
Krav för slutbetyg
Hemtal (INL1; 1.5 hp), Laboration (LAB1; 1.0 hp), Tentamen, (TEN1; 3.5 hp). Fullgjord laboration efter vilken en laborationsrapport lämnas in och godkänns.
Ges av
SCI/Mekanik
Kontaktperson
Henrik Alfredsson (hal@kth.se)
Examinator
Henrik Alfredsson <hal@kth.se>
Jens Fransson <jensf@kth.se>
Versionsinformation
Kursplan gäller från och med HT2012.
Examinationsinformation gäller från och med HT2012.