Designverifikation for fleksibel to-bladet mølle

Denne rapport præsenterer beregninger og efterfølgende målinger til eftervisning af egenskaberne for en nyudviklet to-bladet fleksibel rotor, som er afprøvet på en eksisterende 15 kW fleksibel vindmølle. Det udviklede koncept kan i sin helhedkarakteriseres ved: To-bladet rotor med vippenav (teeter) Hængslede blade med flap/kantkobling, som kan regulere ved både aktivt stall og aktiv koning.

Fritkrøjende bagløber. Nacelle tilt-fleksibilitet. Konceptet er udviklet ved udpræget brug afaeroelastiske beregninger, numerisk optimering og stabilitetsundersøgelser med henblik på at opnå optimale aeroelastiske egenskaber og mindst mulige laster. Beregningerne og efterfølgende modelforsøg er udført specifikt for en 13 m diameter rotor, menalle design- og konstruktionsprincipper er valgt med henblik på at skulle kunne anvendes på store MW møller.

I stedet for den sædvanlige rodflange er der valgt en trepunktsophængning af bladene, der som princip kan benyttes uafhængigt af møllestørrelsen.De to punkter udgøres af flaphængsler i bladets for- og bagkant. Det tredje overfører flapmomentet gennem en fleksibilitet, hvis relative størrelse vil afhænge af møllens størrelse, idet tyngdekræfterne, alt andet lige, under opskalering får relativtstørre indflydelse i forhold til de aerodynamiske kræfter.

Princippet giver mulighed for at kone bladene bagud under stilstand i ekstrem vind for at reducere tårn- og bladlaster, samt mulighed for at regulere ved aktivt stall. Sammenligninger for denaktuelle møllestørrelse med en tilsvarende stiv rotor viser, at blad- og tårnlaster for den fleksible rotor er reduceret til mellem 25 og 50 %, både under drift og i stilstand ved ekstrem vind.

Dette forhold gælder imidlertid ikke generelt for relationenmellem de to koncepter, men afhænger i særdeleshed af møllestørrelsen. Der vil dog under alle omstændigheder være tale om en reduktion. De aeroelastiske beregninger har omhandlet simuleringer under normal drift, stilstand i ekstrem vind og kritiskefejloperationer som drift med rotoren som forløber.

Tilsvarende forhold er så vidt muligt undersøgt på den fremstillede prototypemølle, og målingerne har i høj grad verificeret de estimerede egenskaber, hvilket bekræfter de meget betydeligelastreduktioner, der kan opnås for dette koncept. Med gennemførelsen af projektet er der opnået tiltro til, at den aeroelastiske kode HawC langt hen ad vejen kan danne grundlag for at beregne konkurrenceforholdene mellem et sådant ekstremt koncept og meretraditionelle koncepter.

Det skal anføres, at det omhandlede koncept er patentanmeldt af Risø. Det udførte arbejde er støttet af Energistyrelsen gennem EFP-95 projektet "Design af fleksibel rotor til dynamisk aktiv mølle" J.nr. 1363/95-0002, af EU gennemJOULE III-projektet "Soft Rotor Design" Kontrakt nr. JOR3-CT95-0062 og gennem Risøs programforskning for vindenergi.