A energia eólica LM tem mais de 40 anos de experiência em domínio profundo no desenvolvimento de lâminas de turbinas eólicas, abrangendo de mais de 10 metros a estruturas colossais que se estendem além de 100 metros. A aerodinâmica desempenha um papel importante não apenas na confiabilidade das lâminas, mas também maximiza a energia extraída do vento durante cada uma de uma rotação. Para garantir isso, nossas lâminas passam por vários testes em nossas instalações de pesquisa no local, que inclui um laboratório de erosão de chuva, centro de teste em escala real e um túnel de vento. Quando o comprimento da lâmina cruza 100 metros, a pressão aumentada em uma lâmina rotativa é enorme-equivalente a dez caminhões de tamanho médio! Em ventos fortes, a lâmina pode flexionar até 8 metros em cada direção e, portanto, resultantes de vibrações no rotor precisam ser cuidadosamente gerenciadas. “Altas ambições para melhorar a aerodinâmica das lâminas de turbinas eólicas através de um extenso teste de túnel de vento motivado a energia eólica LM para construir um novo túnel de vento de baixa velocidade (LSWT) do zero, atendendo aos requisitos atualizados para as condições de teste e a qualidade da seção de teste”, diz o Flow, o SITSEN, SITEIRA SITEIRO DE AERODAMICAS. inaugurado em 2006 e é o primeiro túnel de vento do mundo, projetado para pesquisa e teste das propriedades aerodinâmicas das lâminas do rotor. O túnel, 7,00 m de comprimento, 1,35 m de largura e 2,70 m de altura, pode gerar uma velocidade máxima do vento de 380 km/h ou 105 m/s. Um sistema de resfriamento construído dentro do túnel remove o excesso de calor em velocidades altas do vento. Aproveitando esses dados, a equipe especializada da LM Wind Power ajusta cuidadosamente o perfil da lâmina para minimizar a torção, a flexão e as vibrações-permitindo que eles desenvolvam lâminas mais longas que geram segurança, eficiência e maior rendimento de energia para o cliente. A rugosidade e contaminação ou erosão de ponta. Quase 300 sensores são usados ​​para caracterizar o fluxo de aerofólio, incluindo sensores de pressão diferencial e um sistema de células de carga. Um sistema automático de aquisição de dados permite um alto nível de uniformidade entre diferentes testes. Para qualificar padrões de fluxo com técnicas de visualização de fluxo, aplicamos métodos estabelecidos utilizando câmera infravermelha, tufos, fumaça e óleo. O design e otimização de dispositivos complementares envolvem várias variáveis ​​e parâmetros adicionais, como detalhes geométricos, tamanho, localização e espaçamento, que afetam o desempenho. As previsões numéricas geralmente se tornam muito caras ou imprecisas de resolução de detalhes geométricos e complexidade do fluxo, de modo que os experimentos de túnel de vento geralmente são a única opção.

World’s First Wind Tunnel for Blade Tests:

Longer blades capture more energy but has its own set of design and performance challenges. When the length of the blade crosses 100 meters, the pressure built up on a rotating blade is huge – equivalent to ten mid-sized trucks! In strong winds, the blade can flex by as much as 8 meters in each direction and therefore, resulting vibrations in the rotor need to be carefully managed.

This is where our aerodynamic experts come into the picture. “High ambitions to improve the aerodynamics of wind turbine blades through extensive wind tunnel testing motivated LM Wind Power to build a new Low-Speed Wind Tunnel (LSWT) from scratch, meeting up to date requirements to testing conditions and test section flow quality,” says Jesper Madsen, consulting engineer for aerodynamics.

The facility, situated at our Test and Validation Centre in Lunderskov, Denmark, was inaugurated in 2006 and is the world’s first wind tunnel that is custom designed for research and testing of the aerodynamic properties of rotor blades. The tunnel, 7.00 m length, 1.35 m in width and 2.70 m in height, can generate a maximum wind speed of 380 kms/hr or 105 m/s. A cooling system built within the tunnel removes the excess heat at high wind speeds.

Optimizing performance and design:

At the wind tunnel, our experts can exactly define how the blade will react in different conditions. Leveraging this data, LM Wind Power’s specialist team carefully adjusts the blade profile to minimize torsion, flex and vibrations – enabling them to develop longer blades that drive safety, efficiency and higher energy yields for the customer.

We test airfoil shapes, add-on devices such as vortex generators, flaps, serrations, etc. and also study sensitivity to understand the impact of geometry deviations, surface roughness, and leading-edge contamination or erosion.

For airfoil testing, the test setup includes a high accuracy turn table device for holding the airfoil model and an automatic traverse system holding a wake rake. Nearly 300 sensors are used to characterize the airfoil flow including differential pressure sensors and a load cell system. An automatic data acquisition system allows a high level of uniformity between different tests. To qualify flow patterns with flow visualization techniques, we apply established methods utilizing infrared camera, tufts, smoke and oil.

The wind tunnel is also used to investigate the impact and performance of various add-on devices like vortex generators, flaps, and serrations. Design and optimization of add-on devices involves several additional variables and parameters like geometric details, size, location, and spacing, which impact performance. Numerical predictions will often become very expensive or inaccurate resolving geometric details and flow complexity, so wind tunnel experiments are often the only option.

Além de conhecer o desempenho da forma ideal do aerofólio e da configuração do dispositivo complementar, a sensibilidade a várias condições da vida real pode ser muito crítica. Isso inclui desvios geometria, rugosidade da superfície e contaminação ou erosão de ponta. Alguns impactos são muito difíceis de prever, especialmente se houver efeitos combinados, portanto, o teste do túnel de vento pode ser a única opção. A otimização contínua de novas lâminas ocorre para aumentar a eficiência, bem como mover a barreira por quanto tempo as lâminas podem levar para plataformas de turbinas existentes e novas. Embora a velocidade e a precisão das ferramentas de simulação estejam melhorando continuamente, as previsões numéricas ainda não atingiram um nível em que a precisão é suficiente para eliminar a necessidade de verificação experimental. Vantagem sobre outras pessoas e nos ajuda a entregar as lâminas aos nossos clientes mais cedo ”, diz Carlo-Enrico Carcangiu, diretor da equipe de aerodinâmica. Validado em nosso túnel de vento. ”

Testing for Reliability:

An increased need for experimental verification has appeared as a follow of the trend to tailor airfoils for operation on specific wind turbine blades as opposed to previously where airfoils were selected among a limited variety of existing families. The continuous optimization of new blades occurs to increase efficiency as well as to move the barrier for how long blades can be for both existing and new turbine platforms.

The tailoring of airfoils and add-on devices opens up for further design optimization, but also moves us away from our knowledge base. Although speed and accuracy of simulation tools are continuously improving, numerical predictions have not yet reached a level where the accuracy is sufficient to eliminate the need for experimental verification.

“We are the only wind turbine blade manufacturer to have our very own wind tunnel and in-house testing facilities for full scale blade tests. This gives us the highest level of flexibility, to perform blade tests every day – a significant advantage over others and helps us deliver the blades to our customers sooner,” says Carlo-Enrico Carcangiu, director of the aerodynamics team.

He explains: “To test the reliability of wind turbine blades, we examine aerodynamic properties and experiment with different solutions for actively controlling the loads on our blades. With advanced numerical simulations, we generate aeromechanical designs which are validated in our wind tunnel.”

Centro de conhecimento para a indústria eólica:

O túnel de vento da LM está vendo um aumento no uso de nossos clientes para testar seus aerofólios de propriedade projetados internos. A velocidade de execução, qualidade da medição, custo competitivo, conhecimento técnico, juntamente com engenheiros e técnicos experientes, estão agregando valor aos nossos clientes.

O que está por vir? Isso significa novas habilidades, tecnologias de medição e uma reviravolta no túnel de vento atual para um laboratório aero-acústico de baixo nível de som. O sistema de medição, incluindo sensores, juntamente com o sistema de aquisição de dados, será atualizado. Um novo conjunto de câmeras, convencional e infravermelho, será instalado para uma melhor visualização dos recursos de fluxo. A consistência vem de testes padronizados e automatizados e pós -processamento, mas também de técnicos qualificados e experientes do túnel de vento realizando trabalho manual. Jupitervej 6

One of the upcoming challenges at our wind tunnel is to conduct high precision experiments to measure the sound level generated by an airfoil. This means new skills, measurement technologies and a turning of the current wind tunnel to a low sound level aero-acoustic laboratory.

Further, the wind tunnel is expected to go through a major upgrade soon. The measurement system, including, sensors along with the data acquisition system will be upgraded. A new set of cameras, conventional and infrared, will be installed for better visualization of flow features.

Consistency is the key:

The many years of experience operating the LM Wind Power wind tunnel has shown the importance of consistency, i.e., being able to repeat tests and conditions as well as having good benchmark data. Consistency comes from standardized and automated testing and post processing, but also from skilled and experienced wind tunnel technicians performing manual work.