SG2226 Strömningsmekanik för vindenergi 6,0 hp

• Utbildningsnivå

  Avancerad nivå

• Kursnivå (A-D)

• Huvudområde

  Teknik
  

• Betygsskala

  A, B, C, D, E, FX, F

• Kurswebb

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.