Akustische Messstrecke im Großwindkanal misst Schallquellen an Rotorblattprofilen

Unerkannte Schäden in Rotorblättern von Windenergieanlagen / Foto: HB
Akustische Messstrecke im Großwindkanal misst Schallquellen an Rotorblattprofilen / Foto: HB
Akustische Messstrecke im Großwindkanal misst Schallquellen an Rotorblattprofilen / Foto: HB

Neue Akustikmessstrecke im Großwindkanal in Betrieb genommen

(WK-intern) – Verfahren ermöglicht gleichzeitige Messung von Akustik und Aerodynamik

Bremerhaven – Die Deutsche WindGuard hat ihre neue akustische Messstrecke im Großwindkanal in Bremerhaven in Betrieb genommen.

Damit können Schallquellen an Rotorblattprofilen präzise geortet und ihre Entstehung analysiert werden. Eine Besonderheit des Windkanals ist, dass nun gleichzeitige aerodynamische und akustische Messungen an Rotorblattprofilmodellen bei Betriebsreynoldszahlen möglich sind. Damit können alle erforderlichen Messungen im selben Kanal mit demselben Modell in einer einzigen Messkampagne durchgeführt werden. Der Kunde spart so Zeit und Modellkosten.

„Für die neue Messstrecke wurde die Anzahl der Mikrophone in unserer akustischen Kamera auf insgesamt 80 verdoppelt“, sagt Nicholas Balaresque, Leiter des Großwindkanals, „Je mehr Mikrophone, desto besser ist die Auflösung der Messung. Das heißt, dass das Geräusch des Prüflings umso besser vom Hintergrundgeräusch unterschieden werden kann.“

Die einzelnen akustischen Sensoren sind in einer speziell für diesen Zweck entwickelten Verkleidung in die Messstrecke eingebaut. Dabei wurde sehr viel Entwicklungsarbeit geleistet, um die optimale Anordnung der Sensoren zueinander zu finden. Vervollständigt wird das komplexe System durch besondere Schalldämpfer, durch die der Signal-Rauschabstand zwischen dem Prüfling und dem Windkanal vergrößert wird.
Das System ermöglicht so die genaue Lokalisierung und Vermessung von Schallquellen, die durch aerodynamische Effekte am Rotorblattprofil entstehen. Da der Hauptteil des Schalls an einer Windenergieanlage aerodynamisch verursacht ist, wird diesen Phänomenen bei der Rotorblattentwicklung zunehmend besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Ein Hauptaugenmerk gilt dabei der Rotorblatthinterkante als potenziell größter Lärmquelle. Das System ist nicht invasiv, sodass keine Modifikationen am Modell für die Messung nötig sind. Dadurch eignet es sich besonders gut zur Vermessung von Add-Ons, wie bspw. gezackten Hinterkanten.

Eine Hochgeschwindigkeits-Thermographiekamera unterstützt die akustischen Messungen, indem die Transitionslinie sichtbar gemacht wird, die den Umschlagpunkt vom laminaren in den turbulenten Bereich der Strömung beschreibt. „Die Lage der Transitionslinie beeinflusst maßgeblich die Lärmentstehung der Blatthinterkante.“, erklärt Balaresque.

„Wir können jetzt im Windkanal in kurzer Zeit verschiedene Konfigurationen unter realistischen Betriebsbedingungen testen. Speziell im Blattspitzenbereich sind Messungen von Profilen in Originalgröße möglich.“, so Balaresque weiter, „Akustikmessungen können bei Geschwindigkeiten bis 100m/s durchgeführt werden. Damit reagieren wir auf den Trend zu immer höheren Blattspitzengeschwindigkeiten. Und sind für die Zukunft gut aufgestellt.“

PM: Deutsche WindGuard

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