CN110869609A - 确定风力涡轮机转子叶片的边界层的至少一个特性 - Google Patents

确定风力涡轮机转子叶片的边界层的至少一个特性 Download PDF

Info

Publication number
CN110869609A
CN110869609A CN201880047020.0A CN201880047020A CN110869609A CN 110869609 A CN110869609 A CN 110869609A CN 201880047020 A CN201880047020 A CN 201880047020A CN 110869609 A CN110869609 A CN 110869609A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flexible element
sensor
rotor blade
boundary layer
movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880047020.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110869609B (zh
Inventor
P.埃格达尔
P.B.埃内福尔德森
M.菲德尔
A.G.冈萨雷斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Original Assignee
Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Gamesa Renewable Energy AS filed Critical Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Publication of CN110869609A publication Critical patent/CN110869609A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110869609B publication Critical patent/CN110869609B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M9/00—Aerodynamic testing; Arrangements in or on wind tunnels
    • G01M9/06—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing
    • G01M9/065—Measuring arrangements specially adapted for aerodynamic testing dealing with flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G01B7/18—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in resistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G01B7/22—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in capacitance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
    • G01B7/24—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in magnetic properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/32—Wind speeds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/321—Wind directions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)

Abstract

提出了一种用于确定风力涡轮机转子叶片（700）的边界层（745）的至少一个特性的方法，其包括：‑捕获至少一个传感器（150）的至少一个挠性元件（155）的至少一种移动，所述至少一个传感器（150）被附接到所述转子叶片（140）的表面或者是所述转子叶片（140）的表面的一部分，‑基于所述至少一个挠性元件（155）的至少一种所捕获的移动，来确定所述边界层（745）的所述至少一个特性。此外，还提出了用于执行所述方法的传感器装置、风力涡轮机和装置以及计算机程序产品和计算机可读介质。

Description

确定风力涡轮机转子叶片的边界层的至少一个特性
技术领域
本发明涉及用于确定风力涡轮机转子叶片的边界层的至少一个特性的方法、传感器装置、风力涡轮机以及装置。另外，还提出了相应的计算机程序产品和计算机可读介质。
背景技术
例如风力涡轮机叶片的翼型部段的边界层的风力涡轮机叶片的边界层是非常靠近转子叶片的表面的气流区域，其中，例如，气流的速度从自由流速直接在该表面处降低到近似零的速度值。
该边界层的特性或性质可由气流或表征该边界层的至少一部分气流的属性来限定或表示。例如，这样的气流特性可以是气流速度和/或气流方向。
由此，作为该边界层的另一特性的边界的厚度可被定义为如下垂直于转子叶片的表面的高度，即：在该高度处，气流速度达到例如自由气流速度的大约99%的值。
也可使用其他属性来表征该边界层，例如所谓的位移厚度或动量厚度，这两者相应地与该边界层内的质量流和动量的减小相关。
此外，该边界层还可通过该边界层内不同位置处的风速梯度来表征或限定。该梯度可由风速剖面（wind speed profile）来表示，该风速剖面例如限定了该边界层内的气流速度的斜率。
当前，难以确定该边界层的一个或多个特性。作为示例，需要特定的传感器，该传感器必须被放置在转子叶片外部的气流中，以确定气流特性。
发明内容
因此，目的在于克服前述缺点，并且特别是提供一种用于确定边界层特性的改进的方法。
该问题根据独立权利要求的特征来解决。另外的实施例由从属权利要求得到。
为了克服该问题，提供了一种用于确定风力涡轮机转子叶片的边界层的至少一个特性的方法，其包括：
- 捕获至少一个传感器的至少一个挠性元件的至少一种移动，所述至少一个传感器被附接到所述转子叶片的表面或者是所述转子叶片的表面的一部分，
- 基于所述至少一个挠性元件的至少一种所捕获的移动，来确定所述边界层的所述至少一个特性。
挠性元件可以是传感器的如下任何元件，即该元件至少部分地包括挠性体，该挠性体以如下方式布置，即：在具有不同气流速度的撞击气流导致不同的气动力时特定地或单独地作出反应。由气动力引起的这种反应可以是挠性元件的移动或多种移动，例如由气动力触发的挠性元件的挠曲、弯曲或振动。
所述传感器可布置成处于转子叶片的边界层内，使得所述至少一个挠性元件与撞击气流操作性地连接。
取决于边界层的厚度，处于靠近转子叶片的表面的位置处的气流的速度可较高或较低。由此，薄边界层（通常表示干净的转子叶片或低迎角或两者的组合）导致靠近转子叶片的表面的高气流速度，该高气流速度可与自由气流速度相似。相比之下，在厚边界层（其可能表示脏的叶片或高迎角或两者的组合）的情况下，靠近表面的气流速度可较低，例如为自由气流速度的30%或50%。
挠性元件的移动可以是在风力涡轮机的操作期间由旋转的转子叶片的表面处的撞击气流引起的挠性元件在例如水平和/或竖直方向（相对于转子叶片的表面）上的挠曲或弯曲。
因此，与厚边界层（特征在于较低的气流速度以及因此的低气动力）的情况相比，在薄边界层（特征在于高气流速度以及因此的高气动力）的情况下，放置在气流中的挠性元件将会更多地挠曲或弯曲。
根据所提出的解决方案，例如通过测量挠性元件的弯曲幅度来捕获挠性元件的移动，如确定挠性元件的挠曲，可等于间接测量边界层内的气流速度，从而使得能够实现确定转子叶片的边界层的特性的容易且经济的方式。
挠性元件的替代种类的移动可以是由撞击气流引起的振荡或振动。
根据本发明的示例性实施例，可确定沿转子叶片的翼展的一个或多个位置的后缘处或其他弦向位置处的边界层的特性。
传感器装置配备有测量单元，其适于捕获所述至少一个挠性元件的所述至少一种移动。此外，在传感器装置上还包括通信单元，其适于提供表示至少一种所捕获的移动的至少一个合适的信息。这样的移动信息可以是例如表示所捕获的移动的量或值的模拟或数字信号。
所提出的解决方案基于可分配给至少一个转子叶片的一个或多个传感器或传感器装置。根据另一实施例，若干传感器装置可被分配给一个转子叶片。
可分配的传感器可以是单独的装置，其可被固定、附接或安装到所述至少一个转子叶片。可替代地，可分配的传感器装置可以是作为所述至少一个转子叶片的结构的一部分的装置，即在相应的转子叶片的制造过程期间实施或整合的装置。
所述传感器可以是独立的自供能装置，其包括表示不同协作功能的若干单元，例如测量单元、能量供应单元、控制单元以及无线发射器单元。可选地，其他功能可被包含在传感器装置中。
在一个实施例中，所述边界层的所述至少一个特性基于所述边界层的气流特性来确定。
在下一个实施例中，
- 所述挠性元件的挠曲基于所述至少一种所捕获的移动来确定，以及
- 所述边界层的至少一个气流特性基于所述至少一个挠性元件的所确定的挠曲来确定。
在另一个实施例中，所述挠性元件的挠曲基于所述至少一个挠性元件的测得的弯曲幅度来确定。
所述挠曲可以是：
- 基本上沿朝向气流方向的方向；或者
- 基本上垂直于气流方向。
在另一实施例中，所述挠性元件的移动通过以下方式中的至少一种来确定：
- 使用附接到所述挠性元件的应变仪传感器；
- 用包括磁性元件的移动表面来装饰所述挠性元件，并且通过使用磁性检测器来确定所述磁性元件的位置；
- 为所述传感器设置电容传感器，所述电容传感器包括处于所述电容传感器的表面的顶部上的移动元件，并且通过使用层析成像方法来确定所述挠性元件的位置；
- 为所述传感器设置导电表面和在所述导电表面的顶部上移动的导电元件，并且基于测得的电阻率变化来确定所述挠曲；
- 为所述传感器设置适于确定所述挠性元件的所述挠曲的至少一个光纤；
- 为所述传感器设置基于红外线的接近传感器。
在下一个实施例中，
- 所述至少一个挠性元件包括钝体，
- 所述钝体的涡旋脱落频率基于所捕获的移动来确定，
- 所述气流特性基于所确定的涡旋脱落频率来确定。
也是一个实施例的是，所述边界层的至少一个气流特性通过以下各项来表示：
- 气流速度；和/或
- 气流方向。
作为示例，所述气流特性可通过处于转子叶片的特定位置处或沿转子叶片的表面的转子叶片的表面上方的风速剖面来表示。
上述问题还通过一种传感器装置来解决，其可分配给风力涡轮机的转子叶片，并且布置成使得可执行如本文所述的方法，所述传感器装置包括：
- 至少一个挠性元件，
- 测量单元，其用于捕获所述至少一个挠性元件的至少一种移动，
- 通信单元，其用于提供表示至少一种所捕获的移动的至少一个移动信息。
上述问题还可通过一种风力涡轮机来解决，其包括：
- 至少一个转子叶片，
- 至少一个传感器装置，所述传感器装置如本文所述，并且被附接到所述至少一个转子叶片的表面或者是所述至少一个转子叶片的表面的一部分，
- 处理单元，其被布置成用于基于由所述传感器装置提供的至少一个移动信息来确定所述至少一个转子叶片的边界层的至少一个特性。
上面陈述的问题还通过一种装置来解决，其包括处理单元和/或硬连线电路和/或逻辑装置和/或与处理单元和/或硬连线电路和/或逻辑装置相关联，该装置被布置成使得如本文所述的方法可在其上执行。
所述处理单元可包括以下各项中的至少一种：处理器、微控制器、硬连线电路、ASIC、FPGA、逻辑装置。
本文提供的解决方案还包括一种可直接加载到数字计算机的存储器中的计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于执行如本文所述的方法的步骤的软件代码部分。
另外，上面陈述的问题还通过一种计算机可读介质来解决，例如任何种类的存储装置，该计算机可读介质具有计算机可执行指令，该计算机可执行指令适于使计算机系统执行如本文所述的方法。
附图说明
在下面的附图中示出和说明了本发明的实施例：
图1以示意性顶视图示出了所提出的基于传感器的解决方案的示例性实施例的三种可能的情况，该传感器布置成用于捕获挠性元件的挠曲；
图2以示意性侧视图示出了所提出的解决方案的替代实施例；
图3示出了图2的传感器的对应情况；
图4以示意性侧视图示出了根据本发明的使用圆柱体作为钝体（bluff body）的传感器的第一示例性实施例；
图5以示意性侧视图示出了使用圆柱体作为钝体的图4的传感器的第二示例性实施例，该钝体是挠性保持件的一部分；
图6以透视图示出了图5的相同传感器；
图7图示了转子叶片的剖视图，其也被称为转子叶片的翼型。
具体实施方式
测量挠性元件的挠曲
图1以示意性顶视图示出了所提出的基于传感器150的解决方案的示例性实施例的三种可能的情况110、120、130，该传感器150布置成用于捕获挠曲，特别是挠性元件155的弯曲。传感器150包括检测单元，其适于测量或捕获挠性元件155的弯曲量。传感器150可在边界层的有效范围中安装在转子叶片140的表面上，在该有效范围中，进入的风（由箭头145指示），即撞击在转子叶片140处的气流在移动挠性元件155，即根据进入气流145的方向使挠性元件155挠曲或弯曲。
根据表示薄边界层的第一种情况110，由于气流的较高局部速度，挠性元件155将更多地挠曲（由箭头111指示）。
相比之下，如第二种情况120中所示，在导致低气流速度的厚边界层的情况下，挠性元件155挠曲较小（由箭头112指示）。
如第三种情况130中所示，在缺少撞击气流的情况下，将确定没有挠曲。
捕获挠性元件的移动，特别是测量挠性元件155的弯曲，可示例性地通过如下方式来实现，即：通过使用具有磁性元件的移动表面，该磁性元件是挠性元件155的一部分，并且通过使用磁性检测器（如在图1中由附图标记160示例性地指示）来确定该磁性元件的位置，并且因此，确定挠性元件155的位置。
用于捕获挠性元件的移动的其他可能选项将基于以下测量方案中的至少一种：
- 使用附接到弯曲元件的应变仪；
- 使用处于电容式传感器的表面的顶部上的移动元件，并且使用例如层析成象方法（tomographic approach），来确定挠性元件的位置；
- 使用在传感器的导电表面的顶部上移动的导电元件，从而测量电阻率的变化；
- 使用小型光纤来检测弯曲，这是使用基于红外线的接近传感器。
图2以示意性侧视图示出了所提出的基于传感器250的解决方案的替代实施例，该传感器250以如下方式布置在转子叶片240的表面上，即：用于捕获挠性元件255在垂直或基本上垂直于撞击气流（如箭头245所示）的方向上的挠曲或弯曲（由箭头211指示）。取决于边界层的特性，即取决于风速剖面220，并且因此，取决于撞击气流245的气流速度，挠性元件255的特定挠曲或弯曲将垂直于进入风向245发生。
对挠性元件的挠曲或弯曲的测量可基于已经关于图1的测量方案解释过的测量方案来实现。
图3示出了图2的传感器250的对应情况，其中，根据具有薄边界层的示例性情况，挠性元件255弯曲到朝向转子叶片240的表面的方向上，该薄边界层以转子叶片240的表面附近的高气流速度为特征。
测量挠性刚性元件或主体的涡旋脱落频率（vortex shedding frequency）
特别是布置为钝体（例如，布置为圆柱体）的挠性元件后方的流动区域可以涡旋的周期性排列为特征。处于主体后方的该流动区域被称为流的尾迹（wake），其中，涡旋的该周期性排列也可被称为涡街。由此，涡旋从主体脱落的频率取决于主体的尺寸，例如圆柱体的直径，以及撞击气流的速度。该频率可与气流的速度成正比，而与圆柱体的尺寸成反比。
图4以示意性侧视图示出了根据本发明的使用圆柱体410作为钝体的传感器400的第一示例性实施例。根据图4的情况，圆柱体410的定向垂直于转子叶片的表面420。
圆柱体410与加速计430操作性地连接，该加速计430代表根据所提出的解决方案的挠性元件并且是传感器450的一部分。加速计430捕获圆柱体410的移动，该圆柱体410被以气流剖面（air flow profile）445为特征的撞击气流440以一定的涡旋脱落频率激励。由于圆柱体410的垂直定向，由加速计430捕获的移动主要代表气流速度的积分值（integrated value），该积分值类似于气流速度的平均值。基于所确定的气流速度，可确定边界层的其他特性。
图5以示意性侧视图示出了使用圆柱体510作为钝体的传感器550的第二示例性实施例，该钝体是挠性保持件515的一部分。与图4的情况对比，圆柱体510的定向平行于转子叶片的表面520。在被包括特征性气流剖面545的撞击气流540激励的情况下，圆柱体510由于其连接到挠性保持件515而在垂直于转子叶片的表面520的方向上以一定的涡旋脱落频率振荡（由箭头指示）。由于其平行于转子叶片的表面520的定向，圆柱体510主要对边界层内的给定高度处的气流速度的局部值作出反应。
根据图5的示例性实施例，圆柱体的移动、即振动由电容元件530来捕获，该电容元件530是传感器550的一部分并且位于转子叶片的表面520处。
可替代地，代替使用加速计（图4）或电容元件（图5），圆柱体的移动，并且因此，被激励的圆柱体的频率，可通过可能是传感器550的一部分的流动测量装置中的至少一个来测量：
- 处于转子叶片的表面上的磁性元件；
- 处于转子叶片的表面上的接近传感器；
- 穿过圆柱体的光纤。
图6以透视图示出了图5的相同传感器，从而使用相同的附图标记。
图7图示了转子叶片700的剖视图，其也被称为转子叶片的翼型。由此，弦线705连接转子叶片700的前缘730和后缘735。此外，转子叶片700的表面被弦线705分成称为吸力侧710的上部部段以及也称为压力侧715的下部部段。
根据图7的情况，气流740撞击在转子叶片700的前缘730处。弦线705和气流740的方向限定了角度α（由箭头741指示），该角度α也被称为迎角。
如果靠近转子叶片7000的表面测量，则气流740的速度可接近零值。在垂直于表面的方向上，气流的速度增加。如果气流的速度达到示例性的自由气流速度的99%的值，则达到所谓的边界层极限（由虚线745指示）。换句话说，边界层745的厚度可由与转子叶片的表面相距的距离来限定，在该距离处，达到99%的自由气流速度，这在图7中由相应的风速剖面760示意性地图示。通常，边界层745的厚度在介于几毫米和几厘米之间的范围内，例如多达5厘米。
边界层745的厚度沿转子叶片700的整个剖面不相等。根据一种可能的情况，边界层沿整个转子叶片从前缘730附接到后缘735。
与此形成对比，根据不同条件下的另一种可能的情况，边界层可在转子叶片700的某一弦向位置处分离，例如相对于吸力侧710的长度在距前缘80%的距离处分离。
所提出的解决方案的传感器可示例性地相对于前缘在限定的弦向位置处安装在转子叶片700的吸力侧710的表面上，如箭头750所示。作为示例，这种传感器可用于在确切的该弦向位置处监测失速状态。
所提出的解决方案允许在风力涡轮机的操作期间基于挠性元件的移动来确定转子叶片的边界层的至少一个特性。基于所捕获的特性，可得到风力涡轮机的操作状态，例如转子叶片的污染状态、叶片表面劣化（侵蚀）、转子叶片的给定部段的迎角和/或局部失速检测，从而允许在经济方面有效地控制风力涡轮机。
这种对风力涡轮机的有效控制的示例可以是：
- 调整风力涡轮机的优化操作模式，特别是利用污染的转子叶片的最佳设置；
- 向操作者报告污染状态，该操作者在必要时启动叶片清洗；
- 在功率曲线移动测量期间获取重要信息；
- 不那么激进地操作风力涡轮机，从而降低失速的风险；
- 不那么激进地操作风力涡轮机，从而减少噪声排放。
所提出的解决方案允许以优化的年发电量（AEP）结合较低的负载来操作风力涡轮机，从而导致风力涡轮机的AEP/负载比提高，这允许进一步降低平均能源成本（或平准化能源成本，LEOC）。作为另一优点，基于所提出的解决方案可使得能够实现更复杂的控制策略。
本发明的可能的实施例例如可用作污染传感器、迎角传感器或失速检测传感器。
尽管已采用优选实施例及其上的变型的形式公开了本发明，但将理解的是，对其能够作出许多附加的修改和变型，而不脱离本发明的范围。
为清楚起见，要理解的是，贯穿本申请对“一”、“一个”或“一种”的使用并不排除多个，并且“包括”不排除其他步骤或元件。提及“单元”或“模块”并不排除使用多于一个单元或模块。

Claims (12)

1.一种用于确定风力涡轮机转子叶片（700）的边界层（745）的至少一个特性的方法，包括：
- 捕获至少一个传感器（150）的至少一个挠性元件（155）的至少一种移动，所述至少一个传感器（150）被附接到所述转子叶片（140）的表面或者是所述转子叶片（140）的表面的一部分，
- 基于所述至少一个挠性元件（155）的至少一种所捕获的移动，来确定所述边界层（745）的所述至少一个特性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述边界层的所述至少一个特性基于所述边界层的气流特性来确定。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
- 所述挠性元件的挠曲基于所述至少一种所捕获的移动来确定，
- 所述边界层的至少一个气流特性基于所述至少一个挠性元件的所确定的挠曲来确定。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述挠性元件的所述挠曲的确定是：
- 基于所述至少一个挠性元件的测得的弯曲幅度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述挠性元件的所述移动通过以下方式中的至少一种来确定：
- 使用附接到所述挠性元件的应变仪传感器；
- 用包括磁性元件的移动表面来装饰所述挠性元件，并且通过使用磁性检测器来确定所述磁性元件的位置；
- 为所述传感器设置电容传感器，所述电容传感器包括处于所述电容传感器的表面的顶部上的移动元件，并且通过使用层析成像方法来确定所述挠性元件的位置；
- 为所述传感器设置导电表面和在所述导电表面的顶部上移动的导电元件，并且基于测得的电阻率变化来确定所述挠曲；
- 为所述传感器设置适于确定所述挠性元件的所述挠曲的至少一个光纤；
- 为所述传感器设置基于红外线的接近传感器。
6.根据前述权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，
- 所述至少一个挠性元件包括钝体，
- 所述钝体的涡旋脱落频率基于所捕获的移动来确定，
- 所述气流特性基于所确定的涡旋脱落频率来确定。
7.根据前述权利要求2至6中任一项所述的方法，其特征在于，
所述边界层的至少一个气流特性通过以下各项来表示：
- 气流速度；和/或
- 气流方向。
8.一种传感器装置（150），其能够分配给风力涡轮机（100）的转子叶片（140），并且布置成使得能够执行根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述传感器装置（150）包括：
- 至少一个挠性元件，
- 测量单元，其用于捕获所述至少一个挠性元件的至少一种移动，
- 通信单元，其用于提供表示至少一种所捕获的移动的至少一个移动信息。
9.一种风力涡轮机，包括：
- 至少一个转子叶片，
- 至少一个根据权利要求8所述的传感器装置，其被附接到所述至少一个转子叶片的表面或者是所述至少一个转子叶片的表面的一部分，
- 处理单元，其被布置成用于基于由所述传感器装置提供的至少一个移动信息来确定所述至少一个转子叶片的边界层的至少一个特性。
10.一种包括处理器单元和/或硬连线电路和/或逻辑装置和/或与处理器单元和/或硬连线电路和/或逻辑装置相关联的装置，所述装置被布置成使得根据前述权利要求1至7中任一项所述的方法能够在其上执行。
11.一种能够直接加载到数字计算机的存储器中的计算机程序产品，包括用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤的软件代码部分。
12.一种计算机可读介质，其具有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令适于使计算机系统执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
CN201880047020.0A 2017-07-14 2018-04-23 确定风力涡轮机转子叶片的边界层的至少一个特性 Expired - Fee Related CN110869609B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017212121.1 2017-07-14
DE102017212121 2017-07-14
PCT/EP2018/060315 WO2019011489A1 (en) 2017-07-14 2018-04-23 DETERMINING AT LEAST ONE CHARACTERISTIC OF A LIMIT LAYER OF A WIND ROTOR BLADE

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110869609A true CN110869609A (zh) 2020-03-06
CN110869609B CN110869609B (zh) 2021-08-24

Family

ID=62148308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880047020.0A Expired - Fee Related CN110869609B (zh) 2017-07-14 2018-04-23 确定风力涡轮机转子叶片的边界层的至少一个特性

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11378487B2 (zh)
EP (1) EP3622176B1 (zh)
CN (1) CN110869609B (zh)
DK (1) DK3622176T3 (zh)
WO (1) WO2019011489A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11467058B2 (en) * 2018-11-16 2022-10-11 Brown University Sensing and control of flows over membrane wings
US11548157B2 (en) * 2019-10-15 2023-01-10 Pixart Imaging Inc. Object determining system and auto clean machine using the object determining system

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101334004A (zh) * 2007-06-25 2008-12-31 通用电气公司 使用局部化感测和控制降低紊流风场中的功率损耗
GB2467295A (en) * 2009-01-21 2010-07-28 Vestas Wind Sys As Wind turbine blades having flow indicators which emit light at a predetermined wavelength
EP2270312A1 (en) * 2009-07-01 2011-01-05 PEM-Energy Oy Aero- or hydrodynamic construction
CN102046968A (zh) * 2008-05-30 2011-05-04 维斯塔斯风力系统有限公司 风力涡轮机转子、风力涡轮机及其用途
FR2957387A1 (fr) * 2010-03-09 2011-09-16 Erick Gros-Dubois Eolienne a rendement eleve
CN102297074A (zh) * 2010-06-24 2011-12-28 通用电气公司 用于转子叶片构件的紧固装置
US20120086209A1 (en) * 2010-10-06 2012-04-12 Obrecht John M System for remote monitoring of aerodynamic flow conditions
CN102483038A (zh) * 2009-08-06 2012-05-30 维斯塔斯风力系统集团公司 基于探测湍流的转子叶片控制
CN102889176A (zh) * 2011-07-19 2013-01-23 西门子公司 风力涡轮机的控制、转子叶片以及风力涡轮机
CN102996331A (zh) * 2011-09-13 2013-03-27 通用电气公司 用于风力发电机转子叶片的致动式扰流板组件
WO2016066170A1 (en) * 2014-10-29 2016-05-06 Vestas Wind Systems A/S Turbulence sensor for wind turbines

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4455877A (en) * 1982-09-30 1984-06-26 Ford Motor Company Vortex shedding mass air flow sensor with stabilized fluid flow
US5206806A (en) * 1989-01-10 1993-04-27 Gerardi Joseph J Smart skin ice detection and de-icing system
EP2180183A1 (en) 2008-10-23 2010-04-28 Siemens Aktiengesellschaft Stall detection by use of pressure sensors
US8186950B2 (en) * 2008-12-23 2012-05-29 General Electric Company Aerodynamic device for detection of wind turbine blade operation
US7896614B2 (en) * 2009-04-30 2011-03-01 General Electric Company Wind turbine blade with integrated stall sensor and associated method of detecting stall of a wind turbine blade
US8330289B2 (en) * 2009-07-20 2012-12-11 Windpipe Corporation Method and system of extracting energy from wind
WO2011050294A2 (en) * 2009-10-22 2011-04-28 Cornell University Device and system for harvesting energy
WO2012066550A1 (en) * 2010-11-16 2012-05-24 Technion Research And Development Foundation Ltd. Energy conversion from fluid flow
EP2679808A1 (en) 2012-06-28 2014-01-01 Siemens Aktiengesellschaft Stall detection of wind turbine blades
US9593668B2 (en) * 2013-09-10 2017-03-14 General Electric Company Methods and systems for reducing amplitude modulation in wind turbines

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101334004A (zh) * 2007-06-25 2008-12-31 通用电气公司 使用局部化感测和控制降低紊流风场中的功率损耗
CN102046968A (zh) * 2008-05-30 2011-05-04 维斯塔斯风力系统有限公司 风力涡轮机转子、风力涡轮机及其用途
GB2467295A (en) * 2009-01-21 2010-07-28 Vestas Wind Sys As Wind turbine blades having flow indicators which emit light at a predetermined wavelength
EP2270312A1 (en) * 2009-07-01 2011-01-05 PEM-Energy Oy Aero- or hydrodynamic construction
CN102483038A (zh) * 2009-08-06 2012-05-30 维斯塔斯风力系统集团公司 基于探测湍流的转子叶片控制
FR2957387A1 (fr) * 2010-03-09 2011-09-16 Erick Gros-Dubois Eolienne a rendement eleve
CN102297074A (zh) * 2010-06-24 2011-12-28 通用电气公司 用于转子叶片构件的紧固装置
US20120086209A1 (en) * 2010-10-06 2012-04-12 Obrecht John M System for remote monitoring of aerodynamic flow conditions
CN102889176A (zh) * 2011-07-19 2013-01-23 西门子公司 风力涡轮机的控制、转子叶片以及风力涡轮机
CN102996331A (zh) * 2011-09-13 2013-03-27 通用电气公司 用于风力发电机转子叶片的致动式扰流板组件
WO2016066170A1 (en) * 2014-10-29 2016-05-06 Vestas Wind Systems A/S Turbulence sensor for wind turbines

Also Published As

Publication number Publication date
US20200166429A1 (en) 2020-05-28
EP3622176B1 (en) 2021-05-26
EP3622176A1 (en) 2020-03-18
CN110869609B (zh) 2021-08-24
DK3622176T3 (da) 2021-07-05
WO2019011489A1 (en) 2019-01-17
US11378487B2 (en) 2022-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8075267B2 (en) Method and sensor setup for determination of deflection and/or strain for failure detection
EP2133562B1 (en) Method and apparatus for measuring air flow condition at a wind turbine blade
US7967564B1 (en) Blade deflection measurement with magnetostrictive sensor
CN110869609B (zh) 确定风力涡轮机转子叶片的边界层的至少一个特性
CN101806277B (zh) 用于检测风力涡轮机叶片运转的空气动力学装置
EP2442089B1 (en) System and Method for Controlling Wind Turbine Blades
WO2010061290A2 (en) Monitoring of rotor blade load in a wind turbine
EP2180183A1 (en) Stall detection by use of pressure sensors
JP5244773B2 (ja) 翼風洞試験方法
CN206193025U (zh) 一种光纤无源式风速测量装置
KR101314811B1 (ko) 풍력 발전기의 풍향 풍속 측정장치
CN104995522A (zh) 具有光纤风力传感器的风力涡轮机部件
CN112855457B (zh) 失速监测系统、方法及叶片
US11408394B2 (en) Sensor device for an aerodynamic element
CN204731012U (zh) 一种消极式开口凸轮形状和制造精度的试验装置
CN113931807A (zh) 一种风电叶片运行攻角测量方法
WO2021234227A1 (en) Sensor, arrangement, method of estimating an angle of attack, and computer readable memory
CN103673969B (zh) 一种测量工程机械中副臂与主臂夹角的方法及工程机械
CN115492725A (zh) 一种分段转角测量防止叶片扫塔的方法和装置及风机
MIller rotor Blade Segment with Piezoactuated trailing-edge Flap for dynamic Pressure Measurements
CN105092224A (zh) 一种消极式开口凸轮形状和制造精度的试验装置
Abe et al. Smart Control of Flow Separation around an Airfoil

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210824

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee