Technologie / Technischer Leitfaden
Strömungsstörung am Windanlagenturm und zyklische Blattbelastung
Der Turm kann die Strömung stören, auf die ein rotierendes Rotorblatt trifft. Ein stromaufwärtiger Einfluss und ein stromabwärtiger Turmnachlauf beschreiben unterschiedliche Situationen. Eine periodisch durchlaufene Störung kann auch bei ansonsten gleichbleibendem Hintergrundwind wechselnde Kräfte an den Blattquerschnitten hervorrufen.
Die Bahn des Rotorblatts wandelt eine räumliche Störung in einen zeitlichen Verlauf um.
Definieren Sie zunächst die Position von Rotor und Turm sowie die Bahn eines bestimmten Blattquerschnitts. Geometrie und aerodynamische Reaktion verknüpfen dann das Strömungsmuster mit der Belastungsfrequenz und dem zeitlichen Belastungsverlauf.
01 / Layout
Luv und Lee beschreiben relative Positionen.
Ein Luvläuferrotor liegt auf der Anströmseite des Turms; ein Leeläuferrotor liegt bei der angegebenen ausgerichteten Strömung hinter dem Turm.
Ein Luvläufer liegt auf der Anströmseite des Turms; ein Leeläufer liegt bei der angegebenen ausgerichteten Strömung dahinter. Dies sind Definitionen der Anordnung und keine Aussagen über ein bestimmtes MARSTON-Modell.
Die Wechselwirkung mit dem Turm hängt auch vom Versatz der Rotorebene, der Turmgeometrie und der tatsächlichen Anströmrichtung ab. Die Begriffe allein liefern weder ein lokales Geschwindigkeitsfeld noch legen sie fest, welcher Störung ein Abschnitt ausgesetzt ist.
02 / Stromaufwärtiger Effekt
Eine Störung kann vor dem Turm auftreten.
Die Strömung um einen Körper verändert das Geschwindigkeitsfeld in seiner Nähe, einschließlich der stromaufwärts gelegenen Bereiche.
Die Strömung um einen Körper verändert das Geschwindigkeitsfeld in seiner Nähe, einschließlich der stromaufwärts gelegenen Bereiche. AeroDyn unterscheidet eine potentialströmungsbasierte Darstellung des Turmeinflusses von einer Darstellung des stromabwärts gelegenen Turmschattens. Beide sollten nicht als dasselbe Profil mit entgegengesetzten Bezeichnungen behandelt werden.
Ein Potentialströmungsmodell ist eine Idealisierung; es löst nicht jede Eigenschaft der viskosen Nachlaufströmung auf. Die von ihm vorhergesagte lokale Geschwindigkeit gehört zu der Geometrie, den Annahmen und den Koordinaten, die in dieser Berechnung abgebildet sind.
03 / Stromabwärtiger Schatten
Der Nachlauf eines Turms erzeugt eine andere lokale Strömung.
Hinter einem Turm kann die dargestellte Strömung ein Geschwindigkeitsdefizit und Schwankungen enthalten, die mit dem Nachlauf des Turms zusammenhängen.
Hinter einem Turm kann die dargestellte Strömung ein Geschwindigkeitsdefizit und Schwankungen aufweisen, die mit seinem Nachlauf zusammenhängen. Ein Rotorblatt, das diesen Bereich durchläuft, kann auf andere Bedingungen als in der Hintergrundströmung treffen.
Dieser Schatten unterscheidet sich vom eigenen stromabwärts liegenden Nachlauf des Rotors. Der Leitfaden zum Rotornachlauf beschreibt ein eigenes Feld, während beide jedoch in einem Modell relevant sein können, das ihre Interaktion berücksichtigt.
04 / Periodizität
Der Durchgang eines Blattabschnitts und die Gesamtbelastung sind unterschiedlich.
Bei einer einfachen ortsfesten Störung durchläuft ein im Modell dargestellter Blattabschnitt seine Bahn einmal pro Umdrehung.
Bei einer einfachen ortsfesten Störung durchläuft ein dargestellter Blattabschnitt seine Bahn einmal pro Umdrehung. Seine Durchgangsfrequenz beträgt n/60 Hz, wenn n in rpm angegeben ist. Hypothetische 60 rpm entsprechen einer Bahnwiederholung pro Sekunde.
Wenn B identische Rotorblätter in gleichmäßigen Abständen vorbeilaufen, können einige zusammengefasste Beiträge eine B-fache Wiederholungskomponente aufweisen. Dies setzt Symmetrie voraus und hängt von der zusammengefassten Größe ab; es handelt sich weder um eine angegebene MARSTON-Rotorblattzahl noch um die einzig mögliche Frequenz.
05 / Kraftverlauf
Eine Frequenz bestimmt nicht die Amplitude.
Die lokale Strömungsänderung verändert die Relativgeschwindigkeit und den Anstellwinkel, sodass die Kraftreaktion des Blattabschnitts vom aerodynamischen Zustand abhängt.
Die lokale Strömungsänderung verändert die Relativgeschwindigkeit und den Anstellwinkel, sodass die Kraftantwort des Blattabschnitts vom aerodynamischen Zustand abhängt. Zwei Störungen mit derselben Wiederholfrequenz können unterschiedliche Größen, Dauern und resultierende Kraftverläufe aufweisen.
Eine instationäre Strömungsablösung kann eine Abhängigkeit von der Vorgeschichte bewirken. Der Leitfaden zum Strömungsabriss erklärt, warum eine sich rasch ändernde Anströmung einer stationären Beiwertkurve nicht exakt folgen muss.
06 / Strukturantwort
Eine zyklische Anregung ist keine Schwingungsvorhersage.
Die Tragstruktur reagiert entsprechend ihren Eigenformen, ihrer Dämpfung und ihren Randbedingungen.
Die Tragstruktur reagiert entsprechend ihren Eigenformen, ihrer Dämpfung und ihren Randbedingungen. Die Identifizierung einer periodischen aerodynamischen Anregung legt die daraus resultierende Auslenkung, Resonanz oder Ermüdungswirkung nicht fest.
Hier werden weder eine tatsächliche MARSTON-Rotorposition noch eine Turmschattenamplitude, ein Frequenzabstand oder ein Wert der zyklischen Belastung festgelegt. Die Seite erläutert den ursächlichen Zusammenhang zwischen Strömung und Belastung, ohne eine Installationsänderung, eine Betriebsgrenze oder ein Prüfverfahren vorzugeben.
Setzen Sie die Prüfung fort mit Nachläufe kleiner Windenergieanlagen: Defizit, Durchmischung und Erholung.
Setzen Sie die Prüfung fort mit Aerodynamischer Strömungsabriss und Ablösung am Windrotorblatt.
Setzen Sie die Prüfung fort mit Eigenschwingungsformen und Eigenfrequenzen von Windrotorblättern.
Allgemeiner Hintergrund: OpenFAST: Getrennte Modelle für Turmeinfluss und Turmschatten · NREL: Aerodynamische Turm-Störung und Modellbedingungen. Diese Quellen erläutern Branchenkonzepte; sie sind von den geltenden MARSTON-Produkt- und Projektunterlagen zu unterscheiden.
Zentrale Begriffe und Bedingungen.
Lesen Sie jede Größe mit ihrem Bezug, ihren Einheiten und den genannten Bedingungen. Ein allgemeiner Zusammenhang legt keinen modellspezifischen Wert fest.
| Begriff / Größe | Bedeutung / Zusammenhang | Bedingungen / Grenzen |
|---|---|---|
| Anordnung | Position des Rotors in Bezug auf den Turm und den Luftstrom. | Upwind und downwind sind geometrische Definitionen. |
| Mögliche Auswirkungen | Idealisierte Strömungsstörung im Nahbereich eines Körpers | Keine aufgelöste viskose Nachlaufströmung. |
| Turmschatten | Dargestellter Effekt des stromabwärtigen Turmnachlaufs | Vom eigenen Nachlauf des Rotors zu unterscheiden. |
| n/60 | Wiederholungsfrequenz entlang der Bahn des Blattquerschnitts, Hz | Liefert keine Kraftamplitude. |
| Strukturelle Reaktion | Eigenformen, Dämpfung und Randbedingungen | Zusätzlich zur Anregungsfrequenz erforderlich. |
Technische Fragen.
Kann ein Turm einen luvseitigen Rotor beeinflussen?
Die Strömung in der Nähe kann stromaufwärts gestört sein; das zutreffende Modell und die Geometrie bestimmen ihre Darstellung.
Ist der Turmschatten der Rotornachlauf?
Nein, sie beziehen sich auf Störungen, die mit verschiedenen Teilen des Systems verbunden sind.
Gilt 60 rpm für ein MARSTON-Modell?
Nein. Es handelt sich um eine hypothetische Frequenzumrechnung.
Ist die B-fache Wiederholung immer die einzige Belastungsfrequenz?
Nein. Die zusammengefasste Größe und die Symmetrie bestimmen, welche Komponenten auftreten.
Beweist eine periodische Belastung eine Resonanz?
Nein. Die Struktureigenformen, die Dämpfung und die Anregung erfordern eine eigene Analyse.
Wird damit eine tatsächliche Rotoranordnung identifiziert?
Hier wird für kein Produkt eine Luv- oder Lee-Konfiguration angegeben.
Technische Anfrage
Die technische Frage besprechen.
Der Turm kann die Strömung stören, auf die ein rotierendes Rotorblatt trifft. Teilen Sie das Modell sowie die zutreffenden Betriebs- oder Auslegungsinformationen für eine technische Erörterung mit.