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Investigation of Laminar-Turbulent Transition on a Rotating Wind-Turbine Blade of Multimegawatt Class with Thermography and Microphone Array

Reichstein, Torben und Schaffarczyk, Alois Peter und Dollinger, Christoph und Balaresque, Nicolas und Schülein, Erich und Jauch, Clemens und Fischer, Andreas (2019) Investigation of Laminar-Turbulent Transition on a Rotating Wind-Turbine Blade of Multimegawatt Class with Thermography and Microphone Array. Energies, 12 (11), Seite 2102. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/en12112102. ISSN 1996-1073.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
23MB

Offizielle URL: https://www.mdpi.com/1996-1073/12/11/2102

Kurzfassung

Knowledge about laminar–turbulent transition on operating multi megawatt wind turbine (WT) blades needs sophisticated equipment like hot films or microphone arrays. Contrarily, thermographic pictures can easily be taken from the ground, and temperature differences indicate different states of the boundary layer. Accuracy, however, is still an open question, so that an aerodynamic glove, known from experimental research on airplanes, was used to classify the boundary-layer state of a 2 megawatt WT blade operating in the northern part of Schleswig-Holstein, Germany. State-of-the-art equipment for measuring static surface pressure was used for monitoring lift distribution. To distinguish the laminar and turbulent parts of the boundary layer (suction side only), 48 microphones were applied together with ground-based thermographic cameras from two teams. Additionally, an optical camera mounted on the hub was used to survey vibrations. During start-up (SU) (from 0 to 9 rpm), extended but irregularly shaped regions of a laminar-boundary layer were observed that had the same extension measured both with microphones and thermography. When an approximately constant rotor rotation (9 rpm corresponding to approximately 6 m/s wind speed) was achieved, flow transition was visible at the expected position of 40% chord length on the rotor blade, which was fouled with dense turbulent wedges, and an almost complete turbulent state on the glove was detected. In all observations, quantitative determination of flow-transition positions from thermography and microphones agreed well within their accuracy of less than 1%.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/127678/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Zusätzliche Informationen:EISSN 1996-1073
Titel:Investigation of Laminar-Turbulent Transition on a Rotating Wind-Turbine Blade of Multimegawatt Class with Thermography and Microphone Array
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Reichstein, TorbenKiel University of Applied SciencesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schaffarczyk, Alois PeterKiel University of Applied Scienceshttps://orcid.org/0000-0002-9357-3232NICHT SPEZIFIZIERT
Dollinger, ChristophUniversität Bremenhttps://orcid.org/0000-0002-0679-5073NICHT SPEZIFIZIERT
Balaresque, NicolasDeutsche WindGuard Engineering GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schülein, ErichErich.Schuelein (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1125-8504NICHT SPEZIFIZIERT
Jauch, ClemensFlensburg University of Applied Scienceshttps://orcid.org/0000-0002-2024-4497NICHT SPEZIFIZIERT
Fischer, AndreasUniversität Bremenhttps://orcid.org/0000-0001-7349-7722NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Juni 2019
Erschienen in:Energies
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:12
DOI:10.3390/en12112102
Seitenbereich:Seite 2102
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
NICHT SPEZIFIZIERTMDPI AG, Basel, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Name der Reihe:Wind, Wave and Tidal Energy
ISSN:1996-1073
Status:veröffentlicht
Stichwörter:boundary-layer transition; wind turbine; thermography; aerodynamic glove
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Simulation und Validierung (alt)
Standort: Göttingen
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Hochgeschwindigkeitskonfigurationen, GO
Hinterlegt von: Schülein, Dr.rer.nat. Erich
Hinterlegt am:06 Jun 2019 15:43
Letzte Änderung:14 Dez 2019 04:24

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