DE20105595U1 - Oberfläche eines Rotorblattes für Windmühlen zur Verhinderung von Strömungsablösungen - Google Patents

Oberfläche eines Rotorblattes für Windmühlen zur Verhinderung von Strömungsablösungen

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Description

O
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine zur Vermeidung von Strömungsablösungen ausgebildete Oberfläche eines Rotorblattes für Windmühlen nach dem Prinzip der passiven Grenzschichtbeeinflussung.
Oberflächen dieser Art sind z.B. von Malmstroem, Patent-Nummer WO8001673, „Surface Structure Of A Surface Adapted For Movement Relative To A Fluid", Lurz, Patent-Nummer DE3316394, "Method And Arrangement For Reducing The Resistance Of Bodies In A Fluid Flow" und insbesondere Bechert, u.a. Patent-Nummer DE3534268, "Surface Designed To Avoid Flow Separation On A Body Around Which A Fluid Flows" beschrieben worden.
Für die Verhältnisse am Rotorblatt einer Windmühle bietet allerdings keine der bisher vorgestellten Oberflächenstrukturen eine befriedigende Lösung, denn es wird grundsätzlich davon ausgegangen, dass die Anströmungs- auch die Abströmungsrichtung darstellt. Das ist bei Windmühlen nicht der Fall, denn zusätzlich zur natürlichen Strömung bildet sich durch Reibungs- und Zentrifugalkräfte eine Strömung, die am Rotorblatt von innen nach außen, also senkrecht zur natürlichen Strömung verläuft. Es ergibt sich daher eine resultierende Abströmungsrichtung, die nicht der Anströmungsrichtung entspricht.
Eine für Rotorblätter von Windmühlen (1) optimal gestaltete Oberfläche sollte daher zwei Windrichtungen beeinflussen können, nämlich erstens die Anströmungsrichtung (3) bei sehr niedrigen Windgeschwindigkeiten, um so früh wie möglich Unterdruck zu erzeugen, und zweitens die Abströmungsrichtung (5) beim drehenden Rad. Die hier vorgestellte Oberfläche löst das Problem, indem aus keilförmigen, aus der Grundfläche des Rotorblattes hervorstehenden Erhebungen verschiedener Größe (6) eine Grobstruktur gebildet wird, die senkrecht zur Anströmung (5) steht. Für die Ausrichtung der keilförmigen Erhebungen (6) ist ein Winkel von kleiner als 45° zur Anströmungsrichtung (3) anzunehmen.
• ·
Durch nachträgliche Aufbringung der Oberfläche auf Rotorblätter von Windenergiekonvertern lässt sich die Effizienz der Anlagen wesentlich steigern, insbesondere da nur die relativ langsamen Windgeschwindigkeiten von i.d.R. bis zu 15 Meter/Sekunde zur Stromerzeugung genutzt werden können.
Eine vorteilhafte Wirkung der Oberfläche besteht darin, dass die beschriebenen Erhebungen bei höheren Windgeschwindigkeiten eine bremsende Wirkung entfalten. Diese ist als zusätzliche Sturmbremse erwünscht.
Die Oberfläche kann bei allen Windenergiekonvertern nachträglich beispielsweise mittel einer erfindungsgemäß strukturierten Folie aufgebracht werden. Besser eignet sich vermutlich die Anbringung der Oberfläche bei der Produktion. Dies könnte unter Verwendung der vorhandenen Werkzeuge und Formen so bewerkstelligt werden, dass eine Aluminiumform sehr dünn ausgeführt wird und in eine bestehende Form eingebracht wird.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen weiter beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Strömungen am Rotorblatt eines drehenden Windrades,
Fig. 2 die vergrößerte Darstellung einer „Schuppe" in Draufsicht, Fig. 3 Querschnitte der keilförmigen Erhebungen gemäß Fig. 2 und Fig. 4 eine Zueinanderordnung mehrerer „Schuppen".
— 4 —
Bezugszeichenliste:
1 = Rotorblatt
2 = Nabe
3 = Anströmungsrichtung
4 = zentrifugale Strömung am Rotorblatt
5 = Abströmungsrichtung
6 = keilförmige Erhebungen
7 = glatte Außenhaut des Rotorblattes

Claims (3)

1. Oberfläche eines Rotorblattes für Windmühlen zur Verhinderung von Strömungsablösungen, dadurch gekennzeichnet, dass eine senkrecht zur Anströmungsrichtung (3) stehende rautenförmige, sich schuppenartig fortsetzende Grobstruktur aus einzelnen, längs zur Abströmungsrichtung (5) verlaufenden, keilförmigen, leeseitig ansteigenden und dort abgerundeten, oberseitig scharfkantig ausgebildeten, aus dem Grundprofil hervorstehenden Erhebungen (6) gebildet wird.
2. Oberfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Erhebungen (6) und die Senkrechte zur Rautenstruktur einen Winkel kleiner als 45° einschließen.
3. Oberfläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (6) verschiedene Winkel von 1° bis 45° zur Anströmungsrichtung aufweisen.
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