NL2000821C2 - Windturbine en rotorblad. - Google Patents

Windturbine en rotorblad. Download PDF

Info

Publication number
NL2000821C2
NL2000821C2 NL2000821A NL2000821A NL2000821C2 NL 2000821 C2 NL2000821 C2 NL 2000821C2 NL 2000821 A NL2000821 A NL 2000821A NL 2000821 A NL2000821 A NL 2000821A NL 2000821 C2 NL2000821 C2 NL 2000821C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
fluid
wind turbine
openings
rotor blade
turbine according
Prior art date
Application number
NL2000821A
Other languages
English (en)
Inventor
Arne Van Garrel
Original Assignee
Stichting Energie
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 Stichting Energie filed Critical Stichting Energie
Priority to NL2000821A priority Critical patent/NL2000821C2/nl
Priority to PCT/NL2008/050550 priority patent/WO2009025549A1/en
Priority to EP08793842A priority patent/EP2179172A1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL2000821C2 publication Critical patent/NL2000821C2/nl

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/0608Rotors characterised by their aerodynamic shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/306Surface measures
    • F05B2240/3062Vortex generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/20Heat transfer, e.g. cooling
    • F05B2260/221Improvement of heat transfer
    • F05B2260/222Improvement of heat transfer by creating turbulence
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/96Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F05B2260/962Preventing, counteracting or reducing vibration or noise by means creating "anti-noise"
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/10Stators
    • F05D2240/12Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F05D2240/122Fluid guiding means, e.g. vanes related to the trailing edge of a stator vane
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/20Rotors
    • F05D2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/304Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor related to the trailing edge of a rotor blade
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Description

Windturbine en rotorblad
De uitvinding heeft betrekking op een windturbine omvattende een rotor met een aantal rotorbladen, die elk een voorrand en een achterrand bezitten.
5 Tijdens bedrijf produceert een windturbine geluid. De geluidsproductie kan overlast veroorzaken, in het bijzonder bij toepassing op land. De geluidshinder is afhankelijk van de afstand tot de windturbine - door de windturbine verder weg te plaatsen, neemt het geluidsniveau af. Dit reduceert echter het voor windenergie beschikbare oppervlak. Daarnaast kan het toerental van de windturbine worden beperkt 10 om de geluidsproductie te verminderen. Hierdoor worden het rendement van de windturbine en het geproduceerde vermogen nadelig beïnvloed.
Een aanzienlijk deel van de geluidsproductie van een windturbine wordt veroorzaakt door het geluid van de achterranden van de rotorbladen bij het ronddraaien van de rotor - het zogenaamde achterrandgeluid. Uit NL9301910 is een windturbine 15 met een aantal rotorbladen bekend, waarbij de achterranden een zaagtandvorm bezitten om de geluidsproductie te verminderen. De zaagtandvorm geeft echter aanleiding tot vermogensverlies en geluidstoename bij omstandigheden die afwijken van de ontwerpspeci fïcaties.
Een doel van de uitvinding is een windturbine te verschaffen, die het 20 achterrandgeluid vermindert terwijl het vermogen in hoofdzaak in stand blijft.
Dit doel is volgens de uitvinding bereikt doordat ten minste een rotorblad is voorzien van een reeks openingen, die zijn aangebracht nabij de achterrand, alsmede fluïdumverplaatsingsmiddelen voor het afwisselend door die openingen naar buiten en naar binnen dwingen van fluïdum.
25 De fluïdumverplaatsingsmiddelen volgens de uitvinding genereren zogenaamde “synthetic jets” uit de openingen nabij de achterrand. De “synthetic jets” worden volgens de uitvinding toegepast om het achterrandgeluid te verminderen. Een “synthetic jet” omvat een reeks wervelingen die worden gevormd door het afwisselend uitblazen en aanzuigen van fluïdum door een opening. Elke opening stuurt een 30 dergelijke reeks wervelingen in de stroming om het rotorblad. De wervelingen van de “synthetic jets” beïnvloeden die stroming zodanig dat de structuur van de turbulente grenslaag en het zog achter de achterrand van het rotorblad wordt veranderd. Hierdoor reduceert de geluidsproductie van de achterrand. Aangezien de stroming om het 2 rotorblad verder nauwelijk verandert, blijft het geproduceerde vermogen van de windturbine in hoofdzaak gelijk.
Een verder voordeel is het gereduceerde beschadigingsrisico vergeleken met de bekende rotorbladen met relatief kwetsbare zaagtandvormige achterranden.
5 Opgemerkt wordt dat “synthetic jets” op zichzelf bekend zijn. Volgens de uitvinding worden “synthetic jets” echter toegepast voor het verminderen van geluidsproductie.
Het rotorblad heeft bijvoorbeeld een worteleind dat is verbonden met een naaf van de rotor. Het rotorblad steekt vanaf de naaf over een spanwijdte radiaal naar buiten 10 tot een tipeind. De langsrichting van het rotorblad verloopt tussen het worteleind en het tipeind. Het rotorblad omvat in dwarsdoorsnede een aërodynamische profielvorm met een koorde, die is gedefinieerd door een rechte lijn tussen de voorrand en de achterrand van die profielvorm. Overigens kan de profielvorm in langsrichting van het rotorblad verschillen. In dat geval zijn de profielvorm en de koorde daarvan afhankelijk van de 15 afstand vanaf de naaf van de rotor.
De openingen kunnen volgens de uitvinding op verschillende manieren zijn uitgevoerd. Bijvoorbeeld zijn de openingen elk uitgevoerd voor het naar buiten dwingen van fluïdum in een uitstroomrichting die een component evenwijdig aan de koorde heeft. De “synthetic jets” bezitten dan in hoofdzaak geen snelheidscomponent 20 dwars ten opzichte van het rotorblad. De wervelingen van de “synthetic jets” worden in hoofdzaak glad ten opzichte van de stroming uitgepuft. De wervelingen kunnen daarbij overigens wel een snelheidscomponent in langsrichting van het rotorblad bezitten.
Bij voorkeur is de uitstroomrichting waarin het fluïdum uit de openingen wordt gedwongen in hoofdzaak evenwijdig aan de koorde. De openingen zijn in dit geval naar 25 achteren gericht, d.w.z. het uit de openingen uitgepufte fluïdum stroomt in hoofdzaak evenwijdig aan de stroming om het rotorblad. Dit is gunstig voor het verlagen van het achterrandgeluid.
In een uitvoeringsvorm zijn de openingen in de langsrichting van het rotorblad op afstand van elkaar zijn aangebracht. Bijvoorbeeld bevinden de openingen zich op in 30 hoofdzaak gelijke afstanden van elkaar. De afstand tussen telkens twee aangrenzende openingen is in dit geval in hoofdzaak gelijk. De openingen zijn hierdoor regelmatig en/of homogeen verdeeld in langsrichting van het rotorblad.
3
Het is volgens de uitvinding mogelijk, dat de afstand tussen de openingen in hoofdzaak overeenkomt met 0,1-5% van de koorde, zoals 0,5-2% van de koorde. De afstand tussen de openingen is zodanig, dat de “synthetic jets” uit de openingen elkaar beïnvloeden. Door interactie van de “synthetic jets” uit verschillende openingen wordt 5 een effectieve vermindering van het achterrandgeluid bereikt.
In een uitvoeringsvorm van de uitvinding zijn de fhiïdumverplaatsingsmiddelen uitgevoerd voor het afwisselend door de openingen naar buiten en naar binnen dwingen van fluïdum met een frequentie van 50-5000 Hz, zoals 50-500 Hz. De “synthetic jets” zijn bij deze frequenties bijzonder effectief voor het verminderen van achterrandgeluid. 10 Het is volgens de uitvinding mogelijk dat de fluïdumverplaatsingsmiddelen regelbaar zijn afhankelijk van een signaal dat is waargenomen door een sensor. De fluïdumverplaatsingsmiddelen zijn regelbaar door een regeleenheid. De sensor en/of de regeleenheid kunnen zich binnen het rotorblad bevinden, maar ook daarbuiten zijn aangebracht.
15 In een bijzondere uitvoeringsvorm is elk rotorblad voorzien van een sensor, en zijn de fluïdumverplaatsingsmiddelen van elk rotorblad regelbaar afhankelijk van het signaal dat is waargenomen door de sensor van dat rotorblad. De rotorbladen bezitten elk een lokale sensor. Op basis van lokaal waargenomen grootheden worden de fluïdumverplaatsingsmiddelen van de respectievelijke rotorbladen bediend.
20 De regeleenheid kan de fluïdumverplaatsingsmiddelen op verschillende manieren aansturen. Bijvoorbeeld zijn de fluïdumverplaatsingsmiddelen inschakelbaar en uitschakelbaar. Ook kan de frequentie van de fluïdumverplaatsingsmiddelen worden geregeld.
De sensor kan zijn uitgevoerd voor het waarnemen van windsnelheid en/of 25 windrichting. Bij hoge windsnelheden komt het achterrandgeluid niet uit boven het omgevingsgeluid van de wind. De “synthetic jets” kunnen dan worden uitgeschakeld. Ook is het achterrandgeluid soms slechts hinderlijk bij bepaalde windrichtingen, bijvoorbeeld als zich rondom de windturbine slechts in een beperkt gebied bebouwing bevindt. Bij die windrichtingen is toepassing van “synthetic jets” dan bijzonder 30 geschikt.
In een uitvoeringsvorm heeft elk rotorblad een azimuthoek die is bepaald door de hoek vanaf de omhoog gerichte verticaal tot dat rotorblad in rotatierichting beschouwd, en is de sensor uitgevoerd voor het waarnemen van de azimuthoek, en is de 4 regeleenheid uitgevoerd voor het aanschakelen van de fluïdumverplaatsingsmiddelen bij een azimuthoek tussen 0-180° en het uitschakelen van de fluïdumverplaatsingsmiddelen bij een azimuthoek daarbuiten. De rotorbladen produceren het meeste geluid in het eerste en tweede kwadrant, d.w.z. als de 5 rotorbladen naar beneden bewegen. In dat gebied kan de regeleenheid de fluïdumverplaatsingsmiddelen aanschakelen voor het genereren van “synthetic jets”, terwijl geen “synthetic jets” worden uitgepuft als de rotorbladen omhoog draaien.
In een uitvoeringsvorm is de regeleenheid uitgevoerd voor het bepalen van de frequentie van de fluïdumverplaatsingsmiddelen. Bijvoorbeeld omvat de regeleenheid 10 een elektrische aansturing. De regeleenheid kan zijn uitgevoerd voor het opleggen van een vaste frequentie. Alternatief is de frequentie variabel en/of instelbaar door de regeleenheid, bijvoorbeeld op basis van een signaal van de sensor zoals hierboven aangegeven.
In een uitvoeringsvorm zijn de fluïdumverplaatsingsmiddelen uitgevoerd voor het 15 naar buiten dwingen van fluïdum door een eerste groep van de openingen en tegelijkertijd naar binnen dwingen van fluïdum door een tweede groep van de openingen tijdens een eerste tijdsperiode, en het naar binnen dwingen van fluïdum door de eerste groep van de openingen en tegelijkertijd naar buiten dwingen van fluïdum door de tweede groep van de openingen tijdens een tweede tijdsperiode na de eerste 20 tijdsperiode. Hierdoor kan de invloed van de “synthetic jets” op de stroming om het rotorblad nauwkeurig worden ingesteld.
De fluïdumverplaatsingsmiddelen kunnen op verschillende manieren zijn uitgevoerd. Bijvoorbeeld zijn de fluïdumverplaatsingsmiddelen voorzien van ten minste een fluïdumkamer, die is aangebracht binnen het rotorblad en verbonden met ten minste 25 een opening, waarbij de fluïdumkamer is voorzien van middelen voor het veranderen van het volume van de fluïdumkamer voor het naar buiten en naar binnen dwingen van fluïdum door de daarmee verbonden opening. Daarbij is het mogelijk, dat meerdere fluïdumkamers zijn voorzien, die elk zijn verbonden met telkens een opening of meerdere openingen.
30 Bijvoorbeeld omvatten de middelen voor het veranderen van het volume van de fluïdumkamer een flexibel membraan. Elke fluïdumkamer is gevormd door een inwendige holle ruimte in het rotorblad. Elke fluïdumkamer heeft een volume, dat bijvoorbeeld is begrensd door de opening en het flexibele membraan. Het flexibele 5 membraan is bekrachtigbaar. Door het vervormen van het flexibele membraan naar de opening toe, d.w.z. naar buiten, wordt het volume gereduceerd. Hierbij wordt een hoeveelheid fluïdum uit de fluïdumkamer geduwd ter vorming van een werveling. Het fluïdum stroomt tijdens het uitpuffen “recht” uit de opening. Vervolgens wordt het 5 flexibele membraan terugvervormd, zodat het volume van de fluïdumkamer toeneemt. Hierdoor ontstaat een onderdruk in de fluïdumkamer, zodat fluïdum wordt aangezogen van buiten de opening. Dit leidt tot een massastroom de fluïdumkamer in. Hierbij stroomt het fluïdum langs het oppervlak van het rotorblad naar de opening en buigt af naar binnen. De netto massastroomflux door de opening is gelijk aan nul. Vervolgens 10 kan het flexibele membraan weer naar buiten bewegen voor het opwekken van een verdere werveling. De aaneenschakeling van wervelingen vormt een “synthetic jet”.
In plaats van het flexibele membraan kunnen de fluïdumverplaatsingsmiddelen een zuiger omvatten die heen en weer beweegbaar is in de fluïdumkamer voor het genereren van wervelingen. Andere uitvoeringsvormen voor het opwekken van 15 “synthetic jets” zijn volgens de uitvinding ook mogelijk.
Het is volgens de uitvinding mogelijk dat een fluïdumkamer of meerdere fluïdumkamers zijn voorzien. Bijvoorbeeld zijn meerdere openingen aangesloten op een gemeenschappelijke langwerpige fluïdumkamer.
In een uitvoeringsvorm verdelen de middelen voor het veranderen van het 20 volume van de fluïdumkamer, zoals het flexibel membraan of ander drijforgaan, de fluïdumkamer in twee deelkamers, waarbij de eerste deelkamer is verbonden met een eerste opening en de tweede deelkamer is verbonden met een tweede opening. Tijdens het vervormen van het flexibele membraan in een richting, verkleint het volume van de eerste deelkamer en vergroot het volume van de tweede deelkamer. De eerste opening, 25 die is verbonden met de eerste deelkamer, stoot hierdoor een hoeveelheid fluïdum uit. Tegelijkertijd zuigt de tweede deelkamer fluïdum via de tweede opening naar binnen. Als het flexibele membraan vervolgens in een tegenoverliggende richting wordt verplaatst, stroomt fluïdum door de eerste opening de eerste deelkamer binnen, terwijl een werveling de tweede opening verlaat.
30 De uitvinding heeft tevens betrekking op een rotor met een aantal rotorbladen, die elk een voorrand en een achterrand bezitten. De uitvinding betreft verder een rotorblad met een voorrand en een achterrand. Volgens de uitvinding is een reeks openingen voorzien, die zijn aangebracht nabij de achterrand, alsmede 6 fluïdumverplaatsingsmiddelen voor het afwisselend door die openingen naar buiten en naar binnen dwingen van fluïdum.
De uitvinding zal thans slechts bij wijze van voorbeeld nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening.
5 Figuur 1 toont een aanzicht in perspectief van een windturbine omvattende een rotor met een aantal rotorbladen volgens de uitvinding.
Figuur 2 toont een aanzicht in perspectief, gedeeltelijk in dwarsdoorsnede, van een rotorblad van de in figuur 1 getoonde windturbine.
Figuur 3 toont een gedeeltelijk opengewerkt bovenaanzicht van een tweede 10 uitvoeringsvorm van een rotorblad volgens de uitvinding.
De in figuur 1 getoonde windturbine is in zijn geheel aangeduid met 1. De windturbine 1 is in dit uitvoeringsvoorbeeld op land aangebracht. De windturbine 1 omvat een mast 8 en een rotor 2, die draaibaar om een rotatiehartlijn 10 is verbonden met de mast 8.
15 De rotor 2 omvat een naaf 9 en een aantal rotorbladen 3,4,5. Hoewel de rotor 2 in dit uitvoeringsvoorbeeld drie rotorbladen heeft, kunnen meer of minder rotorbladen zijn voorzien. Elk rotorblad 3, 4, 5 heeft een worteleind en een tipeind. Het worteleind is bevestigd aan de naaf 9, terwijl het daar tegenoverliggende tipeind vrij is. Elk rotorblad 3,4,5 heeft een langsrichting die vanaf het worteleind naar het tipeind verloopt.
20 Elk rotorblad 3, 4, 5 omvat een voorrand 7 en een achterrand 6, in rotatierichting van de rotor 2 beschouwd. Tijdens het ronddraaien van de rotor 2 produceren de achterranden 6 van de rotorbladen geluid. Het achterrandgeluid ontstaat door reflectie van turbulentie in de grenslaag op de achterrand 6 van elk rotorblad. De geluidsproductie neemt toe naarmate de turbulente grenslaag dikker is. Voor het 25 verminderen van het achterrandgeluid heeft elk rotorblad 3,4, 5 een reeks openingen 12, die in dit uitvoeringsvoorbeeld zijn aangebracht in de achterrand 6. De openingen kunnen echter zijn aangebracht nabij de achterrand 6 in het rotorbladoppervlak aan de lagedrukzijde en/of hogedrukzijde (niet weergegeven). Een combinatie met openingen in de achterrand 6, zoals getoond in figuur 2, is ook mogelijk.
30 Uit de openingen 12 stromen “synthetic jets”, d.w.z. een aaneenschakeling van wervelingen. De wervelingen beïnvloeden de stroming om het rotorblad zodanig, dat de dikte van de turbulente grenslaag aan de achterrand 6 van elk rotorblad 3, 4, 5 afneemt. Hierdoor reduceert de geluidsproductie van de achterrand 6 tijdens het ronddraaien van 7 de rotor 2. Aangezien de stroming om het rotorblad verder nauwelijk verandert, blijft het geproduceerde vermogen van de windturbine in hoofdzaak gelijk.
De “synthetic jets” aan de achterrand 6 vormen derhalve geluidsreductiemiddelen voor het reduceren van het door het rotorblad veroorzaakte geluid tijdens het draaien 5 van de rotor 2. Voor het opwekken van de “synthetic jets” omvatten de rotorbladen 3, 4, 5 fluïdumverplaatsingsmiddelen voor het afwisselend door de openingen 12 naar buiten en naar binnen dwingen van fluïdum.
De fluïdumverplaatsingsmiddelen omvatten in dit uitvoeringsvoorbeeld meerdere fluïdumkamers 15, die via telkens een kanaal 14 zijn verbonden met de openingen 12. 10 Elke fluïdumkamer 15 is voorzien van een flexibel membraan 16, dat door een regeleenheid 17 vervormbaar is (zie de stippellijn en de streepjeslijn in figuur 2 en 3). De regeleenheid 17 brengt het flexibele membraan 16 in trilling. De trillingfrequentie ligt bijvoorbeeld tussen 50-300 Hz. Als het flexibele membraan 16 van een fluïdumkamer 15 naar de daarmee verbonden opening 12 beweegt, neemt het volume 15 van de fluïdumkamer 15 af. Hierdoor wordt een hoeveelheid fluïdum uit die opening 12 gedreven. Dit resulteert in een kleine werveling bij de opening 12, die uitmondt aan de achterrand 6.
Na het uitpuffen van deze werveling verplaatst het flexibele membraan 16 zich van de opening 12 af. Het flexibele membraan 16 voert immers een trilling uit. Dit 20 betekent dat het volume van de fluïdumkamer 15 toeneemt, en fluïdum van buiten het rotorblad wordt aangezogen door de opening 12. Hierdoor wordt het fluïdum in de fluïdumkamer 15 aangevuld, zodat de massastroomflux door de opening 12 in hoofdzaak gelijk is aan nul.
Vervolgens stuurt de regeleenheid 17 het flexibele membraan 16 weer in de 25 richting van de opening 12 ter vorming van een verdere werveling. Door het trillen van het flexibele membraan 16 ontstaat een aaneenschakeling van wervelingen uit de openingen 12. De fluïdumverplaatsingsmiddelen bepalen de frequentie waarmee de wervelingen uit de opening 12 worden gepuft. Door interactie van de wervelingen vormt elke aaneenschakeling een “synthetic jet”. Het uit de opening 12 gedreven 30 fluïdum omvat het fluïdum dat de rotorbladen 3,4, 5 omgeeft, zoals lucht.
Zoals getoond in figuur 2 bevinden de openingen 12 zich op gelijke afstanden a van elkaar. De afstand a tussen de openingen is bijvoorbeeld ongeveer 1% of 1,5% van de koorde c, die is gedefinieerd door de afstand vanaf de voorrand 7 tot de achterrand 8 6. De “synthetic jets” uit aangrenzende openingen 12 beïnvloeden elkaar, zodat het achterrandgeluid effectief wordt tegengewerkt.
De openingen 12 zijn zodanig gericht, dat fluïdum tijdens het uitpuffen uit de fluïdumkamer 15 in hoofdzaak evenwijdig aan de koorde c in de stroming om het 5 rotorblad vloeit. Dit is gunstig voor het instandhouden van het geproduceerde vermogen van de windturbine 1. Het fluïdum dat uit de openingen 12 stroomt kan echter een snelheidscomponent in langsrichting van het rotorblad bezitten. Het is zelfs mogelijk dat het fluïdum uit de openingen 12 enigszins omhoog of omlaag stroomt (niet weergegeven).
10 Figuur 3 toont een uitvoeringsvorm waarbij de fluïdumkamers 15 elk twee deelkamers 19,20 omvatten, die onderling zijn gescheiden door het flexibele membraan 16. Tijdens het uitvoeren van de trilling door de membranen 16, die wordt aangestuurd door de regeleenheid 17, wordt fluïdum vanuit de deelkamers 19 uit een eerste groep van openingen 12 geduwd en tegelijkertijd fluïdum van buiten het rotorblad via een 15 tweede groep van openingen 12 in de deelkamers 20 gezogen. Hierdoor is de frequentie van de wervelingen uit aangrenzende openingen 12 ten opzichte van elkaar verschoven.
De uitvinding is niet beperkt tot de in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeelden. Bijvoorbeeld omvat elk rotorblad een of meer fluïdumkamers die zijn verbonden met telkens een opening of meerdere openingen. Ook kan het 20 flexibel membraan worden vervangen door elk drijforgaan voor het uitdrijven van fluïdum of middelen voor het veranderen van het volume van de fluïdumkamer, zoals een zuiger die beweegbaar is in de fluïdumkamer. Daarnaast heeft de uitvinding betrekking op elk aërodynamisch object dat roteert in een fluïdum en daarbij geluid produceert, zoals een rotorblad van een propellor, helikopter of straalmotor.

Claims (22)

1. Windturbine (1) omvattende een rotor (2) met een aantal rotorbladen (3, 4, 5), die elk een voorrand (7) en een achterrand (6) bezitten, met het kenmerk, dat ten minste 5 een rotorblad (3, 4, 5) is voorzien van een reeks openingen (12), die zijn aangebracht nabij de achterrand (6), alsmede fluïdumverplaatsingsmiddelen voor het afwisselend door die openingen (12) naar buiten en naar binnen dwingen van fluïdum.
2. Windturbine volgens conclusie 1, waarbij het rotorblad (3,4, 5) in 10 dwarsdoorsnede een koorde heeft, die zich uitstrekt tussen de voorrand (7) en de achterrand (6).
3. Windturbine volgens conclusie 1 of 2, waarbij elke opening (12) is aangebracht in de achterrand (6) of op een afstand van de achterrand (6) die kleiner is dan 10 % van 15 de koorde.
4. Windturbine volgens conclusie 2 of 3, waarbij elke opening (12) is uitgevoerd voor het naar buiten dwingen van fluïdum in een uitstroomrichting die een component evenwijdig aan de koorde heeft. 20
5. Windturbine volgens conclusie 4, waarbij de uitstroomrichting in hoofdzaak evenwijdig aan de koorde verloopt.
6. Windturbine volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij het rotorblad (3, 25 4, 5) een langsrichting heeft, en waarbij de openingen (12) in de langsrichting op afstand van elkaar zijn aangebracht.
7. Windturbine volgens conclusie 6, waarbij de openingen (12) zich op in hoofdzaak gelijke afstanden van elkaar bevinden. 30
8. Windturbine volgens conclusie 6 of 7 voor zover afhankelijk van conclusie 2, waarbij de afstand tussen de openingen (12) in hoofdzaak overeenkomt met 0,1-5% van de koorde, zoals 0,5-2% van de koorde.
9. Windturbine volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de fluïdumverplaatsingsmiddelen zijn uitgevoerd voor het afwisselend door de openingen (12) naar buiten en naar binnen dwingen van fluïdum met een frequentie van 50- 5 5000 Hz, zoals 50-500 Hz.
10. Windturbine volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de fluïdumverplaatsingsmiddelen regelbaar zijn afhankelijk van een signaal dat is waargenomen door een sensor.
11. Windturbine volgens conclusie 10, waarbij elk rotorblad (3,4, 5) is voorzien van een sensor, en waarbij de fluïdumverplaatsingsmiddelen van elk rotorblad (3, 4, 5) regelbaar zijn afhankelijk van het signaal dat is waargenomen door de sensor van dat rotorblad (3, 4, 5). 15
12. Windturbine volgens conclusie 10 of 11, waarbij de fluïdumverplaatsingsmiddelen van elk rotorblad (3, 4, 5) inschakelbaar en uitschakelbaar zijn.
13. Windturbine volgens een van de conclusies 10-12, waarbij de sensor is uitgevoerd voor het waarnemen van windsnelheid en/of windrichting.
14. Windturbine volgens conclusie 11 of 12, waarbij elk rotorblad (3,4, 5) een azimuthoek heeft die is bepaald door de hoek vanaf de verticaal tot dat rotorblad (3,4, 25 5) in rotatierichting beschouwd, en waarbij de sensor is uitgevoerd voor het waarnemen van de azimuthoek, en de regeleenheid (17) is uitgevoerd voor het aanschakelen van de fluïdumverplaatsingsmiddelen bij een azimuthoek tussen 60-180° en het uitschakelen van de fluïdumverplaatsingsmiddelen bij een azimuthoek daarbuiten.
15. Windturbine volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de fluïdumverplaatsingsmiddelen zijn uitgevoerd voor het naar buiten dwingen van fluïdum door een eerste groep van de openingen (12) en tegelijkertijd naar binnen dwingen van fluïdum door een tweede groep van de openingen (12) tijdens een eerste tijdsperiode, en het naar binnen dwingen van fluïdum door de eerste groep van de openingen (12) en tegelijkertijd naar buiten dwingen van fluïdum door de tweede groep van de openingen (12) tijdens een tweede tijdsperiode na de eerste tijdsperiode.
16. Windturbine volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de fluïdumverplaatsingsmiddelen zijn voorzien van ten minste een fluïdumkamer (15), die is aangebracht binnen het rotorblad (3, 4, 5) en verbonden met ten minste een opening (12), en waarbij de fluïdumkamer (15) is voorzien van middelen voor het veranderen van het volume van de fluïdumkamer (15) voor het naar buiten en naar binnen dwingen 10 van fluïdum door de daarmee verbonden opening (12).
17. Windturbine volgens conclusie 16, waarbij de middelen voor het veranderen van het volume van de fluïdumkamer (15) een flexibel membraan (16) omvatten.
18. Windturbine volgens conclusie 16 of 17, waarbij de middelen voor het veranderen van het volume van de fluïdumkamer (15) de fluïdumkamer (15) verdeelt in twee deelkamers (19,20), en waarbij de eerste deelkamer (19) is verbonden met een eerste opening (12) en de tweede deelkamer (20) is verbonden met een tweede opening (12). 20
19. Rotor met een aantal rotorbladen (3, 4, 5), die elk een voorrand (7) en een achterrand (6) bezitten, met het kenmerk, dat ten minste een rotorblad (3,4, 5) is voorzien van een reeks openingen (12), die zijn aangebracht nabij de achterrand (6), alsmede fluïdumverplaatsingsmiddelen voor het afwisselend door die openingen (12) 25 naar buiten en naar binnen dwingen van fluïdum.
20. Rotorblad, omvattende een voorrand (7) en een achterrand (6), met het kenmerk, dat het rotorblad (3, 4, 5) is voorzien van een reeks openingen (12), die zijn aangebracht nabij de achterrand (6), alsmede fluïdumverplaatsingsmiddelen voor het 30 afwisselend door die openingen (12) naar buiten en naar binnen dwingen van fluïdum.
21. Werkwijze voor het bedienen van een windturbine volgens een van de conclusies 1-18.
22. Werkwijze volgens conclusie 21, waarbij een grootheid, zoals windsnelheid en/of windrichting, wordt waargenomen door een sensor, een signaal dat overeenkomt met die door de sensor waargenomen grootheid wordt overgedragen aan een regeleenheid, 5 en de fluïdumverplaatsingsmiddelen worden geregeld door de regeleenheid afhankelijk van dat signaal.
NL2000821A 2007-08-17 2007-08-17 Windturbine en rotorblad. NL2000821C2 (nl)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2000821A NL2000821C2 (nl) 2007-08-17 2007-08-17 Windturbine en rotorblad.
PCT/NL2008/050550 WO2009025549A1 (en) 2007-08-17 2008-08-15 Wind turbine and rotor blade with reduced trailing edge noise
EP08793842A EP2179172A1 (en) 2007-08-17 2008-08-15 Wind turbine and rotor blade with reduced trailing edge noise

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2000821 2007-08-17
NL2000821A NL2000821C2 (nl) 2007-08-17 2007-08-17 Windturbine en rotorblad.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL2000821C2 true NL2000821C2 (nl) 2009-02-18

Family

ID=39471873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2000821A NL2000821C2 (nl) 2007-08-17 2007-08-17 Windturbine en rotorblad.

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2179172A1 (nl)
NL (1) NL2000821C2 (nl)
WO (1) WO2009025549A1 (nl)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0908540D0 (en) 2009-05-19 2009-06-24 Rolls Royce Plc A gas turbine engine having a nacelle and a breather duct
GB0919107D0 (en) 2009-11-02 2009-12-16 Rolls Royce Plc A boundary layer energiser
GB0919110D0 (en) 2009-11-02 2009-12-16 Rolls Royce Plc A boundary layer energiser
GB0919115D0 (en) 2009-11-02 2009-12-16 Rolls Royce Plc Breather duct shielding
US20110211950A1 (en) * 2009-11-12 2011-09-01 Remco International, Inc. Method of dynamic energy-saving superconductive propeller interaction with a fluid medium
CN101825070B (zh) * 2010-06-04 2012-11-28 西安交通大学 一种风力发电机叶片结构
US8083488B2 (en) 2010-08-23 2011-12-27 General Electric Company Blade extension for rotor blade in wind turbine
US7976276B2 (en) 2010-11-04 2011-07-12 General Electric Company Noise reducer for rotor blade in wind turbine
US7976283B2 (en) 2010-11-10 2011-07-12 General Electric Company Noise reducer for rotor blade in wind turbine
US8523515B2 (en) 2010-11-15 2013-09-03 General Electric Company Noise reducer for rotor blade in wind turbine
US8267657B2 (en) 2010-12-16 2012-09-18 General Electric Company Noise reducer for rotor blade in wind turbine
US8414261B2 (en) 2011-05-31 2013-04-09 General Electric Company Noise reducer for rotor blade in wind turbine
US8834127B2 (en) 2011-09-09 2014-09-16 General Electric Company Extension for rotor blade in wind turbine
US8834117B2 (en) 2011-09-09 2014-09-16 General Electric Company Integrated lightning receptor system and trailing edge noise reducer for a wind turbine rotor blade
US20140301864A1 (en) * 2011-11-23 2014-10-09 Lm Wp Patent Holding A/S Wind turbine blade
US8430638B2 (en) 2011-12-19 2013-04-30 General Electric Company Noise reducer for rotor blade in wind turbine
US9297357B2 (en) 2013-04-04 2016-03-29 General Electric Company Blade insert for a wind turbine rotor blade
US9506452B2 (en) 2013-08-28 2016-11-29 General Electric Company Method for installing a shear web insert within a segmented rotor blade assembly
US20150132130A1 (en) * 2013-11-12 2015-05-14 NAB & Associates, Inc. Wind turbine noise and fatigue control
US9494134B2 (en) 2013-11-20 2016-11-15 General Electric Company Noise reducing extension plate for rotor blade in wind turbine
US10180125B2 (en) 2015-04-20 2019-01-15 General Electric Company Airflow configuration for a wind turbine rotor blade
US10465652B2 (en) 2017-01-26 2019-11-05 General Electric Company Vortex generators for wind turbine rotor blades having noise-reducing features
CN107084158B (zh) * 2017-06-27 2019-05-10 西北工业大学 一种基于记忆合金的轴流风机静叶降噪结构
US10767623B2 (en) 2018-04-13 2020-09-08 General Electric Company Serrated noise reducer for a wind turbine rotor blade
US10746157B2 (en) 2018-08-31 2020-08-18 General Electric Company Noise reducer for a wind turbine rotor blade having a cambered serration
EP3798443A1 (de) 2019-09-24 2021-03-31 Wobben Properties GmbH Windenergieanlage
EP3945208B1 (de) 2020-07-27 2024-05-15 Wobben Properties GmbH Rotorblatt für eine windenergieanlage und zugehörige windenergieanlage

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6004095A (en) * 1996-06-10 1999-12-21 Massachusetts Institute Of Technology Reduction of turbomachinery noise
WO2000050778A1 (en) * 1999-02-25 2000-08-31 United Technologies Corporation Vibration-driven acoustic jet controlling boundary layer separation
WO2000055036A2 (en) * 1999-02-25 2000-09-21 United Technologies Corporation Tangentially directed acoustic jet controlling boundary layers
JP2003254226A (ja) * 2002-03-05 2003-09-10 Ebara Corp 風車の気流騒音低減装置
US20060088421A1 (en) * 2002-12-30 2006-04-27 Shchukin Iliya L Method for increasing operating efficiency of the rotor blade of an aerogenerator (variants)
EP1674723A2 (en) * 2004-12-23 2006-06-28 General Electric Company Active flow modification on wind turbine blades
EP1780408A1 (en) * 2005-10-27 2007-05-02 General Electric Company Blade for a rotor of a wind energy turbine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6004095A (en) * 1996-06-10 1999-12-21 Massachusetts Institute Of Technology Reduction of turbomachinery noise
WO2000050778A1 (en) * 1999-02-25 2000-08-31 United Technologies Corporation Vibration-driven acoustic jet controlling boundary layer separation
WO2000055036A2 (en) * 1999-02-25 2000-09-21 United Technologies Corporation Tangentially directed acoustic jet controlling boundary layers
JP2003254226A (ja) * 2002-03-05 2003-09-10 Ebara Corp 風車の気流騒音低減装置
US20060088421A1 (en) * 2002-12-30 2006-04-27 Shchukin Iliya L Method for increasing operating efficiency of the rotor blade of an aerogenerator (variants)
EP1674723A2 (en) * 2004-12-23 2006-06-28 General Electric Company Active flow modification on wind turbine blades
EP1780408A1 (en) * 2005-10-27 2007-05-02 General Electric Company Blade for a rotor of a wind energy turbine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GODARD ET AL: "Control of a decelerating boundary layer. Part 2: Optimization of slotted jets vortex generators", AEROSPACE SCIENCE AND TECHNOLOGY, EDITIONS SCIENTIFIQUES ET MEDICALES ELSEVIER, vol. 10, no. 5, 1 July 2006 (2006-07-01), pages 394 - 400, XP005545739, ISSN: 1270-9638 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2179172A1 (en) 2010-04-28
WO2009025549A1 (en) 2009-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL2000821C2 (nl) Windturbine en rotorblad.
NL2000819C2 (nl) Windturbine en rotorblad.
CN101324218B (zh) 具有抗噪声装置的风力涡轮机
US6394397B1 (en) Lifting surface with active variable tip member and method for influencing lifting surface behavior therewith
DE60007284T2 (de) Passiv erzeugter schallstrahl für grenzschichtregelung
AU755874B2 (en) Load-bearing structure with reduced tip vortex
US8096513B2 (en) Aerodynamic flap of an aircraft having a device which influences the flap vortex
SE528351C2 (sv) Förbättringar av landfordons aerodynamiska egenskaper
CN111392037B (zh) 一种直升机旋翼动态失速控制方法及系统
JP2010513113A (ja) 大きな振動ピッチングモーメントの発生を遅らせて最大揚力を増大させるための、ロータブレード上の渦発生片
CN111770874B (zh) 翼型件和结合有翼型件的机器
CA2014014A1 (en) Low drag vortex generators
US7150434B1 (en) Vehicle wake vortex modifier
JP2014070638A (ja) 風力タービンのロータのブレード
US9695801B1 (en) Wind turbine
KR20020079835A (ko) 초음속 비행기를 위한 수동적 공기역학적 음속 폭음 억제
EP1787862A1 (fr) Rétroviseur comprenant un boîtier pourvu d'ondulation
JP3747244B2 (ja) エアインテーク、及びエアインテーク方法
RU2729115C2 (ru) Лопасть несущего винта автожира для создания подъемной силы за счет авторотации
JP4606054B2 (ja) 軸流ファン
RU2007111210A (ru) Способ использования энергии потока среды и энергетический комплекс для его осуществления
US10794198B1 (en) Clip with fluid dynamic shape
WO2006027630A2 (en) Method of controlling vortex bursting
RU2328411C2 (ru) Способ управления отрывом потока
EP4286683A1 (en) Trailing edge noise reduction using an airfoil with an internal bypass channel

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
V1 Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20150301