NL1031223C1

NL1031223C1 - Reductie van windturbinegeluid door borstels op de achterrand van de bladen.

Info

Publication number: NL1031223C1
Application number: NL1031223A
Authority: NL
Inventors: Stefan Oerlemans
Original assignee: Stichting Nationaal Lucht En R
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-08-24
Also published as: WO2008035149A3; WO2008035149A2

Description

1 Λ

Beschrijving

Reductie van windturbinegeiuid door borstels op de achterrand van de bladen

Het komt regelmatig voor dat windturbines niet geplaatst mogen worden, of niet op 5 vol vermogen kunnen draaien, vanwege beperkende geluidsregels. Een belangrijke geluidsbron voor moderne windturbines is stromingsgeïnduceerd geluid van de bladen. Dit bladgeluid wordt hoofdzakelijk veroorzaakt door drukfluctuaties op het bladoppervlak die met de stroming over de achterrand van het blad bewegen, waar ze afstralen als geluid (achterrandgeluid). De drukfluctuaties worden veroorzaakt door de 10 turbulente grenslaag op het blad. Het geluidsreducerende effect van de borstels is gebaseerd op een vermindering van de discontinuïteit bij de achterrand van het blad. Door de eindige stromingsweerstand van de borstels worden de drukfluctuaties in de stromingsrichting geleidelijk vereffend, waardoor de achterrand minder effectief geluid afstraalt. Op basis van windtunnelmetingen aan vlakke platen, bladsecties, en 15 voorrandkleppen (van een vleugel) met borstels op de achterrand, kunnen geluidsreducties tot 10 dB worden verwacht in een breed frequentiegebied. De werkelijke geluidsreductie zal afhangen van de details van de borstels, de afmetingen van het blad, windsnelheid, toerental, etc.

20 Figuur 1 toont als voorbeeld een bladsectie met een borstel op de achterrand. De borstel bestaat uit een enkele rij borstelharen die serieel op de achterrand van het blad zijn gemonteerd. Twee of meer rijen van borstelharen zijn in principe ook mogelijk. De borstelharen kunnen synthetisch of natuurlijk zijn. De doorsnede van de borstelharen kan rond zijn, maar kan ook een andere vorm hebben. De hoek tussen 25 een individuele haar (in rust) en de achterrand zal meestal rond de 90 graden liggen, maar andere hoeken zijn ook mogelijk, bijvoorbeeld als de stromingsrichting niet loodrecht op de achterrand staat door centrifugale krachten op het roterende blad (zie bovenaanzicht in Figuur 2). De borstelharen (in rust) kunnen evenwijdig aan de boven- of onderkant van het blad worden gemonteerd, maar andere oriëntaties zijn 30 ook mogelijk (zie zijaanzicht in Figuur 3). De borstelharen moeten flexibel zijn, zodat ze automatisch in de stromingsrichting gaan liggen, onder invloed van de aërodynamische krachten. Door deze automatische uitlijning met de stromingsrichting zijn de borstels effectief voor alle omstandigheden, bijvoorbeeld verschillende 1 0312 2 3 2 windsnelheden, toerentallen, of bladhoeken. Bovendien zorgt de automatische uitlijning ervoor dat de borstel geen invloed heeft op de aërodynamische eigenschappen van het blad. De lengte van de borstelharen kan constant zijn, maar kan ook variëren als functie van de radiale positie op het blad, bijvoorbeeld om de 5 verschillen in lokale grenslaagparameters te verdisconteren (zie bovenaanzicht in Figuur 4). De afstand tussen individuele borstelharen moet zodanig zijn dat de drukfluctuaties in de stromingsrichting geleidelijk worden vereffend, waarbij enige stroming door de borstel mogelijk is om drukvereffening mogelijk te maken (dus geen volledige afdichting). In principe kan de borstel worden toegepast op het gehele blad, 10 van de wortel tot de tip. In de praktijk zal het echter meestal afdoende zijn om alleen de buitenste 30% van het blad te behandelen, omdat daar vanwege de hogere snelheden het meeste geluid wordt geproduceerd. In plaats van de haren direct op het blad te bevestigen, kunnen borstelstrips van een bepaalde lengte worden geprepareerd. Het blad kan vervolgens worden behandeld door meerdere strips naast elkaar op het 1 s blad te bevestigen.

1 031 223

Claims

1. Een belangrijke geluidsbron voor moderne windturbines is stromingsgeïnduceerd geluid van de bladen.

2. Op basis van windtunnelmetingen kunnen aanzienlijke geluidsreducties worden verwacht door toepassing van borstels op de achterrand van de bladen.

3. De borstel bestaat uit een of meerdere rijen borstelharen die serieel op de achterrand van het blad zijn gemonteerd.

4. De optimale eigenschappen van de borstelharen (bijvoorbeeld materiaal, lengte, 10 doorsnede, oriëntatie, onderlinge afstand) hangen af van de stromingscondities op het blad ter plaatse van de borstel.

5. De borstelharen moeten flexibel zijn, zodat ze automatisch in de stromingsrichting gaan liggen. Hierdoor zijn de borstels effectief voor alle omstandigheden. Bovendien zorgt de automatische uitlijning ervoor dat de borstel 15 geen invloed heeft op de aërodynamische eigenschappen van het blad.

6. De afstand tussen individuele borstelharen moet zodanig zijn dat de drukfluctuaties in de stromingsrichting geleidelijk worden vereffend, waarbij enige stroming door de borstel mogelijk is om drukvereffening mogelijk te maken (dus geen volledige afdichting).

7. In principe kan de borstel worden toegepast op het gehele blad. In de praktijk zal het echter meestal afdoende zijn om alleen de buitenste 30% van het blad te behandelen, omdat daar het meeste geluid wordt geproduceerd.

8. In plaats van de haren direct op het blad te bevestigen, kunnen borstelstrips van een bepaalde lengte worden geprepareerd. Het blad kan vervolgens worden 25 behandeld door meerdere strips naast elkaar op het blad te bevestigen. 1031223 -.···>*·