DE102013006203A1 - Rotor blade for wind turbine, comprises profile, which has suction side that is convexly curved in central portion having fixed radius, where central portion of suction side has length, whose projection extends to chord from leading edge - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rotorblatt mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The present invention relates to a rotor blade having the features of the preamble of claim 1.
Windkraftanlagen zeichnen sich durch eine besonders komplexe Rotoraerodynamik aus. Neben der Blattrotation ist der Rotor zusätzlich äußeren Einflüssen, wie atmosphärischer Turbulenz, sowie zeitlichen und räumlichen Schwankungen der Anströmungsgeschwindigkeit, ausgesetzt. Viele dieser strömungsmechanischen Problemstellungen an Windkraftanlagen sind mit denen an Hubschrauberrotoren eng verwandt und damit direkt übertragbar.Wind turbines are characterized by a particularly complex rotor aerodynamics. In addition to the blade rotation, the rotor is additionally exposed to external influences, such as atmospheric turbulence, as well as temporal and spatial variations in the flow velocity. Many of these fluid mechanical problems in wind turbines are closely related to those of helicopter rotors and thus directly transferable.
Damit sich bei einem aerodynamischen Auftrieb eines Rotorblatts die Auftriebskraft voll entfalten kann, muss die Strömung des Windes möglichst lange am Profil des Rotorblatts anliegen. Durch das längere Anliegen der Strömung wird zudem, die von der Rotorspitze ausgehende Schallemission verringert.So that the buoyancy force can fully develop with an aerodynamic buoyancy of a rotor blade, the flow of the wind must rest as long as possible on the profile of the rotor blade. Due to the longer concern of the flow is also reduced, emanating from the rotor tip noise emission.
Aus der
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rotorblatt anzugeben, das gute aerodynamische Eigenschaften aufweist und die von der Rotorspitze ausgehende Schallemission reduziert.It is an object of the present invention to provide a rotor blade which has good aerodynamic properties and reduces the emanating from the rotor tip acoustic emission.
Diese Aufgabe wird von einem Rotorblatt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a rotor blade having the features of claim 1.
Danach ist ein Rotorblatt mit einem Profil, das eine Saugseite, eine Druckseite, eine Profilnase, eine Profilhinterkante und eine Profilsehne mit einer Profiltiefe aufweist, wobei die Druckseite mit einem festen Radius konvex gekrümmt ist, vorgesehen, bei dem die Saugseite in einem mittleren Abschnitt mit einem festen Radius konvex gekrümmt ist. Die zirkelschlagartige Formgebung der Saugseite bedingt dabei ein langes Anliegen der Luftmasse.Thereafter, a rotor blade with a profile having a suction side, a pressure side, a profile nose, a trailing edge profile and a chord with a tread depth, wherein the pressure side is convexly curved with a fixed radius, provided in which the suction side in a central portion with is convexly curved at a fixed radius. The circular impact-like shape of the suction side causes a long concern of the air mass.
Bei der erfinderischen Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn der mittlere Abschnitt der Saugseite wenigstens eine Länge aufweist, deren Projektion auf die Profilsehne sich über einen Bereich von 10% bis 90% der Profiltiefe von der Profilnase aus erstreckt. Dadurch liegt die Strömung besonders lange und zwar bis zu 90% der Profiltiefe von der Profilnase aus an.In the inventive embodiment it is advantageous if the central portion of the suction side has at least one length whose projection on the chord extends over a range of 10% to 90% of the tread depth of the profile nose. As a result, the flow is particularly long and up to 90% of the tread depth of the profile nose on.
Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Radius der Druckseite äquivalent zur doppelten Profiltiefe ist.Furthermore, it is preferably provided that the radius of the pressure side is equivalent to twice the tread depth.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Radius der Saugseite äquivalent zur Profiltiefe ist.It is advantageous if the radius of the suction side is equivalent to the tread depth.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn der vordere und hintere Abschnitt der Saugseite mit dem zirkelschlagartigen mittleren Abschnitt der Saugseite so verbunden sind, dass die mathematische Funktion des Verlaufs differenzierbar ist.In addition, it is advantageous if the front and rear portions of the suction side are connected to the circular impact-like central portion of the suction side so that the mathematical function of the course is differentiable.
Bei der erfinderischen Ausführungsform weist zudem die Verdrehung und Verjüngung des Profils einen linearen Verlauf auf, der an den Durchmesser des Rotors angepasst wird. Somit kann eine konstant anliegende Strömungsgeschwindigkeit des Windes an dem Rotorblatt von der Blattwurzel bis zur Blattspitze erreicht werden, was eine optimale Energieausbeute und einen geräuscharmen Betrieb gewährleistet.In the inventive embodiment also has the rotation and taper of the profile on a linear course, which is adapted to the diameter of the rotor. Thus, a constantly applied flow velocity of the wind on the rotor blade from the blade root to the blade tip can be achieved, which ensures optimum energy yield and low-noise operation.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. It shows:
In der
Der Verlauf der Saugseite
Durch den zirkelschlagartigen Verlauf des mittleren Abschnitts Zb der Saugseite
Der dargestellte Einstellwinkel zwischen Rotorebene und Profilsehne
Allgemein ist der Verdrehwinkel α(r) bei gleichbleibender Steigung S durch folgende Gleichung gegeben: In general, the angle of rotation α (r) at a constant pitch S is given by the following equation:
Der Verdrehwinkel α(r) gibt somit die Verdrehung des Profils ausgehend von der Blattwurzel des Rotorblatts an.The twist angle α (r) thus indicates the rotation of the profile starting from the blade root of the rotor blade.
Zur Leistungsregelung wird ein sogenannter Anstellwinkel des Rotors, der Winkel zwischen der Richtung der anströmenden Luft und der Profilsehne, verändert. Dabei wird der Anstellwinkel an der Blattwurzel eingestellt, so dass dieser Winkel das gesamte Rotorblatt gegenüber der anströmenden Luft dreht. Durch die Verdrehung des Rotorblatts flacht so stets der Anstellwinkel linear von der Blattwurzel zur Blattspitze hin ab.For power control, a so-called angle of attack of the rotor, the angle between the direction of the inflowing air and the chord, is changed. In this case, the angle of attack is set at the blade root, so that this angle rotates the entire rotor blade against the incoming air. Due to the rotation of the rotor blade, the angle of attack always flattens linearly from the blade root to the blade tip.
Mittels der erfindungsgemäßen Profilverdrehung kann der Verdrehwinkel α(r) für jeden beliebigen Punkt des Rotorblattes errechnet werden. Die lineare Profilverdrehung und deren Konstruktion sind für alle Größen von Windkraftanlagen, alle Steigungen und alle Anstellwinkel anwendbar. Durch die erfindungsgemäße Verdrehung des Rotorblattprofils kann eine konstante Steigung von der Blattwurzel zur Blattspitze erreicht werden, wodurch der Rotor sich geräuscharm und energieeffizient dreht.By means of the profile twist according to the invention, the twist angle α (r) can be calculated for any point of the rotor blade. The linear profile twist and its construction are applicable to all sizes of wind turbines, all gradients and all angles of attack. By the rotation of the rotor blade profile according to the invention a constant pitch from the blade root to the blade tip can be achieved, making the rotor rotate quietly and energy efficiently.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Profilprofile
- 22
- Saugseitesuction
- 33
- Druckseitepressure side
- 44
- Profilnaseprofile nose
- 55
- ProfilhinterkanteTrailing edge
- 66
- Profilsehnechord
- 6161
- Profilsehnechord
- 6262
- Profilsehnechord
- 77
- Narbescar
- 88th
- Rotorblattrotor blade
- 99
- Blattwurzelblade root
- 1010
- Blattspitzeblade tip
- TT
- Profiltiefetread depth
- RD R D
- Radius DruckseiteRadius pressure side
- RS R S
- Radius SaugseiteRadius suction side
- Za Z a
- vorderer Abschnittfront section
- Zb Z b
- mittlerer Abschnittmiddle section
- Zc Z c
- hinterer Abschnittrear section
- dd
- Drehachse RotorRotary axis rotor
- rs r s
- Abstand d-10Distance d-10
- rm m
- Abstand d-8Distance d-8
- rw r w
- Abstand d-9Distance d-9
- DD
- Drehrichtung des RotorsDirection of rotation of the rotor
- WW
- Anströmrichtung des WindesFlow direction of the wind
- αs α s
- Verdrehwinkel zwischen Profilsehne der Blattwurzel und Profilsehne der BlattspitzeAngle of rotation between the profile root of the blade root and the chord of the blade tip
- αw α w
- Winkel zwischen Drehachse und Profilsehne der BlattwurzelAngle between the axis of rotation and chord of the blade root
- αm α m
- Verdrehwinkel zwischen Profilsehne der Blattwurzel und Profilsehne der BlattmitteAngle of rotation between chord root and chord of the blade center
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- 2013-04-11 DE DE102013006203.9A patent/DE102013006203B4/en active Active
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