NL2000302C1

NL2000302C1 - Wind turbine has rotor blade with specified aerodynamic profile and lift coefficient that is larger than specified value

Info

Publication number: NL2000302C1
Application number: NL2000302A
Authority: NL
Inventors: Gustave Paul Corten
Original assignee: Gustave Paul Corten
Priority date: 2006-11-03
Filing date: 2006-11-03
Publication date: 2008-05-06

Abstract

The wind turbine (13) has a rotor blade (18) with an aerodynamic profile of 0.2-0.95 times the rotor radius. The 10 minutes average lift coefficient is larger than 1.1, 1.2 or 1.4. The mean lift coefficient within the range of 0.4-0.95 times the rotor radius is higher than 1.5, 1.75 or 2.0. An independent claim is also included for manufacturing method of wind turbine.

Description

Windturbine met slank rotorbladWind turbine with slim rotor blade

Windturbine omvattende een rotor met voor de aërodynamica geoptimaliseerde profielen met hoge liftcoëfficiënten zodanig dat de verhouding tussen de 5 liftkrachtvariatie en de gemiddelde liftkracht minder is dan gebruikelijk.Wind turbine comprising a rotor with profiles optimized for aerodynamics with high lift coefficients such that the ratio between the lift force variation and the average lift force is less than usual.

Inleiding & DefinitiesIntroduction & Definitions

De windturbine kan een horizontale as windturbine of een verticale as windturbine zijn die een rotor omvat met rotorbladen, waarbij N is het aantal rotorbladen is en R de 10 rotorradius. Door de rotatie krijgt het deel van het blad op radius R een tipsnelheid νϋρ gelijk aan het product van de rotatiesnelheid ω uitgedrukt in rad/s en de rotorradius R in m: vtip = coR [m/s]. Dit deel tussen 0.95R en R noemt men bij een horizontale as turbine de bladtip. De ongestoorde windsnelheid V is de windsnelheid ter plekke van de as van de rotor zoals deze er zou zijn als de 15 windturbine de wind niet zou storen (beïnvloeden). De verhouding tussen de tipsnelheid νΰρ = u>R en de ongestoorde windsnelheid V is de snellopendheid die aangeduid wordt met λ = ω/W. Een profiel is een voor de aërodynamica geoptimaliseerd profiel dat door de stroming bewegend aan de voorzijde in hoofdzaak rond is en aan de achterzijde meestal scherp of afgekapt. Eén zijde van het profiel 20 noemt men de bovenzijde of wel zuigzijde die in de regel bol is. De andere zijde noemt men de onderzijde of drukzijde die de stroming volgend eerst bol is en later vaak hol of vlak. De zuigzijde en de drukzijde kunnen ook gespiegeld gelijkvormig zijn zodat een symmetrisch profiel ontstaat. Het lijnstuk dat gevormd wordt door de middelpunten van cirkels binnen het profiel die raken aan onderzijde en bovenzijde 25 noemt men de welvingkromme. Aan de profielvoorrand loopt deze kromme door tot de profielcontour. Het lijnstuk dat het voorste punt en het achterste punt van de welvingkromme verbindt is de koorde. De voorrand van het profiel ligt bij 0% van de koorde 0%c en de achterrand bij 100%c. De maximale afstand tussen de welvinglijn en de koorde uitgedrukt in procenten van de koorde is de welving. De verhouding 30 tussen de diameter van de grootste cirkel in het profiel en de koorde is de dikte t van het profiel. Een profiel kan verlengd zijn met een min of meer flexibel of in stand regelbaar deel dat geen deel uitmaakt van de koorde. Flexibel of in stand regelbaar zijn delen van de achterste helft van het profiel die in positie binnen een assenstelsel dat gefixeerd is op de voorste helft van het profiel meer dan 2.5%c verplaatsen. De 35 koorde gemiddeld over een deel van een rotorblad is de gemiddelde koorde en de 2 koorde op een bepaalde positie is de lokale koorde cr, die bij rotorbladen een functie is van de radiale positie r. Een rotorblad kan in een bepaald radiaal bereik bestaan uit meerdere profielen, in dat geval dient voor de lokale koorde cr de som van de koorden van de profielen van dat rotorblad genomen te worden.The wind turbine can be a horizontal axis wind turbine or a vertical axis wind turbine comprising a rotor with rotor blades, where N is the number of rotor blades and R is the rotor radius. Due to the rotation, the part of the blade at radius R gets a tip speed νϋρ equal to the product of the rotation speed ω expressed in rad / s and the rotor radius R in m: vtip = coR [m / s]. With a horizontal axis turbine, this part between 0.95R and R is called the blade tip. The undisturbed wind speed V is the wind speed at the location of the axis of the rotor as it would be if the wind turbine did not disturb (affect) the wind. The ratio between the tip speed νΰρ = u> R and the undisturbed wind speed V is the fast running speed indicated by λ = ω / W. A profile is a profile optimized for aerodynamics that is moving round at the front due to the flow and is usually sharp or truncated at the rear. One side of the profile 20 is called the top or suction side which is generally convex. The other side is called the underside or pressure side that follows the flow, first convex and later often hollow or flat. The suction side and the pressure side can also be mirror-shaped, so that a symmetrical profile is created. The line segment formed by the centers of circles within the profile tangent to the bottom and top 25 is called the curvature curve. At the profile leading edge, this curve extends to the profile contour. The line that connects the front point and the rear point of the curve curve is the cord. The front edge of the profile is at 0% of the chord 0% c and the rear edge at 100% c. The maximum distance between the curve line and the cord expressed as a percentage of the cord is the curve. The ratio between the diameter of the largest circle in the profile and the cord is the thickness t of the profile. A profile can be extended with a more or less flexible or adjustable part that is not part of the cord. Flexible or adjustable position parts of the rear half of the profile that move more than 2.5% c in position within a coordinate system fixed on the front half of the profile. The average chord over a part of a rotor blade is the average chord and the 2 chord at a certain position is the local chord cr, which in rotor blades is a function of the radial position r. A rotor blade can consist of several profiles in a certain radial range, in which case the sum of the cords of the profiles of that rotor blade must be taken for the local cord.

5 De lift L die een profiel opwekt is voor kleine invalshoeken ongeveer evenredig met zowel de koorde als de liftcoëfficiënt C/. De koorde volgt uit de vergelijking C = M. Hierin is M een dimensieloze impulsverlies dat bepaald wordt met M = -1.19 +9.74Cp -21.01 Cp +17.50CP3. C is het dimensieloze koordekental dat voor een horizontale as turbine NrcfiA2/{2nR2) en voor een verticale as turbine NrCrC^/R2 10 bedraagt. Dit kental geeft aan hoe de parameters N, cr, q, r, R en λ ten opzichte van elkaar gekozen dienen te worden om een bepaald dimensieloos impulsverlies in de stroming te realiseren. Dicht bij de rotatie-as geeft het koordekental geen goede waarde daarom is dit getal voor met name zinvol in het radiale bereik beginnend bij 0.3R-0.6R en lopend tot 0.9R-1.0R Voorbeeld voor een horizontale as turbine met M 15 = 3/4. Kiest de ontwerper R = 50m, λ = 8, N = 3 en q = 0.9 dan volgt es = 68.2m2. Op een radiale positie van 25m zou de koorde dan ongeveer 2.73m moeten bedragen. Indien gesproken wordt over een gemiddeld koordekental voor een horizontale as turbine in bijvoorbeeld het bereik van 0.5R tot 0.9R wordt gedoeld op de integraal van 0.5R tot 0.9R met als integrand het koordekental C = NrcfCiX2/(2nRL) genormaliseerd — 1 r=0rR Nrc c λ2 20 met de factor 1/(0.9R-0.5R); in formulevorm: C =- f -— dr .For small incidence angles, the elevator L generating a profile is approximately proportional to both the chord and the elevator coefficient C /. The chord follows from the equation C = M. Herein, M is a dimensionless pulse loss that is determined with M = -1.19 + 9.74Cp -21.01 Cp + 17.50CP3. C is the dimensionless chord speed that for turbine NrcfiA2 / {2nR2) for a horizontal axis and turbine NrCrC ^ / R2 for a vertical axis. This figure indicates how the parameters N, cr, q, r, R and λ should be chosen relative to each other in order to realize a certain dimensionless impulse loss in the flow. Close to the axis of rotation, the cord reading does not give a good value, so this number is particularly useful in the radial range starting at 0.3R-0.6R and running up to 0.9R-1.0R Example for a horizontal axis turbine with M 15 = 3 / 4. If the designer chooses R = 50m, λ = 8, N = 3 and q = 0.9, es = 68.2m2. At a radial position of 25 m, the cord should then be approximately 2.73 m. When talking about an average string rate for a horizontal axis turbine in, for example, the range from 0.5R to 0.9R, reference is made to the integral from 0.5R to 0.9R with the string rate C = NrcfCiX2 / (2nRL) normalized - 1 r = 0rR Nrc c λ2 20 with the factor 1 / (0.9R-0.5R); in formula form: C = - f - - dr.

0-4* 2π*20-4 * 2π * 2

De koorde van een windturbineblad kan ook berekend worden met de vergelijking NCrrA2IR? = 8πθ(1-a)/C/, waarin a de axiale inductie is volgens de Lanchester-Betz theorie. De linkerzijde van de vergelijking is het dimensieloze kental D.The chord of a wind turbine blade can also be calculated with the equation NCrrA2IR? = 8πθ (1-a) / C /, where a is the axial induction according to the Lanchester-Betz theory. The left side of the equation is the dimensionless number D.

Het gemiddelde van kental D in bijvoorbeeld het bereik van 0.4R tot 0.95R is: - r=0.95/f A7 λ 2 25 D=-i- f dr.The average of kental D in, for example, the range of 0.4R to 0.95R is: - r = 0.95 / f A7 λ 2 25 D = -f dr.

0-55«J„ R0-55 «J„ R

De vermogencoëfficiënt Cp is gedefinieerd door ΡΙ(ΥψΑ V3) waarin P het volgens de klassieke Lanchester-Betz theorie aan de stroming onttrokken vermogen is, p de luchtdichtheid is en A het rotoroppervlak ttR2. Het onttrokken vermogen P zal hoger zijn dan het elektrisch vermogen Pe door omzettingsverliezen. Voor waarden van Pe 30 tussen 0.5Pnom en Pnom, waarin Pnom het maximale 10 minuten gemiddelde ontwerpvermogen is, wordt aangenomen dat P = 1.2Pe. De bladhoek is 0° als de locale koorde van de bladtip op 0.99R in het vlak ligt waarin het blad roteert, waarbij 3 de hoek positiever wordt bij bladverdraaiing richting vaanstand. De invalshoek is de hoek tussen de koorde en ongestoorde aanstromende lucht in een 2D situatie. De invalshoek waarbij het blad geen lift levert is de O-invalshoek. De O-invaishoek van asymmetrische profielen ligt vaak tussen -0.5° en -5°. De lift verloopt voor kleine 5 invalshoeken (bijvoorbeeld tussen -8° en +8°) ongeveer lineair met de invalshoek. In de praktijk varieert de invalshoek in de tijd door bijvoorbeeld atmosferische turbulentie, waardoor ook de liftcoëfficiënt varieert. Omdat diverse parameters variëren van seconde tot seconde definieert men bijvoorbeeld de liftcoëfficiënt over 10 minuten gemiddeld als de 10 minuten gemiddelde liftcoëfficiënt. De hoek waarbij een profiel 10 overtrekt is profielafhankelijk. Een typische overtrekhoek is +10°, waarbij de liftcoëfficiënt 1.0 tot 1.6 bedraagt. Bij grotere hoeken neemt de liftcoëfficiënt c, nog maar weinig toe of neemt hij zelfs af en neemt tegelijkertijd de weerstandcoëfficiënt cd van het profiel toe. Dit is laatste resulteert in profielweerstand D: een remmende kracht in stromingsrichting. Het rendement van windturbines daalt sterk als overtrek 15 optreedt. Normaal gezien worden turbinebladen zodanig ontworpen dat overtrek weinig voorkomt als de turbine zijn maximale vermogen nog niet bereikt heeft, ofwel onder Pnom bedreven wordt. Het vermogen blijft boven de nominale windsnelheid in hoofdzaak constant totdat de maximale bedrijfswindsnelheid Vcut^ut is bereikt. Daarboven stopt de turbine om overbelasting te voorkomen.The power coefficient Cp is defined by ΡΙ (ΥψΑ V3) where P is the power extracted from the flow according to the classical Lanchester-Betz theory, p is the air density and A is the rotor surface ttR2. The extracted power P will be higher than the electrical power Pe due to conversion losses. For values of Pe 30 between 0.5 Pnom and Pnom, where Pnom is the maximum 10 minutes average design power, P = 1.2Pe is assumed. The blade angle is 0 ° if the local chord of the blade tip is 0.99R in the plane in which the blade rotates, with the angle 3 becoming more positive with blade rotation towards vane position. The angle of incidence is the angle between the chord and undisturbed incoming air in a 2D situation. The angle of incidence at which the blade does not provide a lift is the O angle of incidence. The O-landing angle of asymmetrical profiles is often between -0.5 ° and -5 °. For small incidence angles (for example, between -8 ° and + 8 °), the elevator runs approximately linearly with the angle of incidence. In practice, the angle of incidence varies over time due to, for example, atmospheric turbulence, as a result of which the lift coefficient also varies. Because various parameters vary from second to second, for example, the lift coefficient over 10 minutes on average is defined as the 10 minutes average lift coefficient. The angle at which a profile 10 overlaps is profile dependent. A typical traversing angle is + 10 °, with the lift coefficient being 1.0 to 1.6. At larger angles, the lift coefficient c increases only slightly or even decreases, and at the same time the resistance coefficient cd of the profile increases. The latter results in profile resistance D: an inhibitory force in the flow direction. The efficiency of wind turbines drops sharply when cover 15 occurs. Normally, turbine blades are designed in such a way that there is little overflow when the turbine has not yet reached its maximum capacity, or is operated under Pnom. The power remains substantially constant above the nominal wind speed until the maximum operating wind speed Vcut ^ ut is reached. The turbine stops above this to prevent overloading.

20 Als overtrek optreedt kan men dit voorkomen met lift verhogende middelen. Dit kunnen in de techniek bekende maatregelen zijn zoals het aanbrengen van zogenaamde vortex generatoren (vg’s), het aanbrengen van gurney flaps, het verlengen van de koorde, het vergroten van de welving, de grenslaag afzuigen door spleten in het blad, het aanbrengen van kleppen nabij de voorrand of nabij de 25 achterrand van het blad, het vervormen van een flexibel deel achter het profiel, toepassing van het Magnus effect of van FCS zoals is beschreven in Sinha, S.K., W003067169. Al deze liftverhogende middelen kunnen in principe als separate elementen op de schoep worden aangebracht of kunnen daarmee in meer of mindere mate zijn geïntegreerd, tevens kunnen al deze middelen in meer of mindere mate 30 actief of passief worden toegepast of van een regeling zijn voorzien die bijvoorbeeld reageert op basis van versnellingen van de schoep.If a cover occurs, this can be prevented with lift-raising means. These can be measures known in the art such as the application of so-called vortex generators (VGs), the application of gurney flaps, the extension of the cord, the increase of the curvature, suction of the boundary layer through slits in the blade, the application of valves. near the leading edge or near the trailing edge of the blade, deforming a flexible part behind the profile, applying the Magnus effect or FCS as described in Sinha, SK, WO003067169. All these lift-raising means can in principle be arranged on the vane as separate elements or can be integrated with it to a greater or lesser extent, and all these means can also be applied to a greater or lesser extent actively or passively or provided with a control which, for example, responds based on paddle accelerations.

Vortexgeneratoren (vg's) zijn elementen die op het bladoppervlak zijn aangebracht of daarmee zijn geïntegreerd en zich vanaf het profieloppervlak uitstrekken in de stroming. Eventuele bevestigingsdelen zoals een grondplaat die verbonden is met de 35 vg, wordt niet tot de vg gerekend. De koordepositie van de vg is gerelateerd aan het 4 deel van de vg met de geringste koordepositie. De grondplaat dient ter bevestiging van de vg op het profiel en kan in hoofdzaak vlak zijn dan wel meegevormd zijn met de lokale profielvorm. Bekende uitvoeringsvormen van vg's staan ondermeer in Waring, J., US5734990; Kuethe, A.M., US3578264; Kabushiki, K.T., EP0845580; 5 Grabau, P., WOOO/15961; en Corten, G.P., NL1012949. Vg’s hebben vaak een lengte van ongeveer 3% van de koorde, een hoogte van ongeveer 1 % van de koorde en een onderlinge afstand van ongeveer 5% van de koorde. Vg's kunnen bovendien zijn uitgevoerd als airjets die uit het bladoppervlak lucht in de grenslaag spuiten zoals bijv. bekend uit Gerhard, L, US4674717. Vg's veranderen de grenslaagstroming waardoor 10 overtrek pas bij grotere invalshoeken optreedt. Profielen met vg's halen typisch liftcoëfficiënten van 1.5-2.5 en bereiken dat bij invalshoeken van bijvoorbeeld +12° tot +25°. Er is sprake van een basislijn indien 3 of meer vg's op regelmatige afstanden in hoofdzaak zijn aangebracht op een lijn loodrecht op de stromingsrichting of daarvan tot 30° afwijkend. Tangentialen zijn cirkels om het rotatiecentrum in het vlak van 15 rotatie door de betreffende profielen. Aan elkaar grenzende vortex generatoren kunnen tegengestelde vortices of dezelfde vortices opwekken. Met name op rotorbladen kunnen vg’s die de stroming naar grotere radiale posities drukken van extra voordeel zijn.Vortex generators (VGs) are elements which are arranged on the leaf surface or integrated with it and extend into the flow from the profile surface. Any mounting parts such as a base plate that is connected to the 35 VG is not counted as a VG. The chord position of the vg is related to the 4 part of the vg with the lowest chord position. The base plate serves to attach the VG to the profile and may be substantially flat or co-formed with the local profile shape. Known embodiments of vgs are found in, among others, Waring, J., US5734990; Kuethe, A.M., US3578264; Kabushiki, K.T., EP0845580; 5 Grabau, P., WO00 / 15961; and Corten, G. P., NL1012949. VGs often have a length of approximately 3% of the cord, a height of approximately 1% of the cord and a mutual distance of approximately 5% of the cord. Vgs can moreover be designed as air jets which inject air from the leaf surface into the boundary layer, as is known, for example, from Gerhard, L, US4674717. Vgs change the boundary layer flow, so that overlap only occurs at larger angles of incidence. Profiles with VGs typically achieve lift coefficients of 1.5-2.5 and achieve that at incidence angles from, for example, + 12 ° to + 25 °. A baseline is involved if 3 or more VGs are arranged at regular distances mainly on a line perpendicular to the direction of flow or deviate therefrom by 30 °. Tangentials are circles around the center of rotation in the plane of rotation through the respective profiles. Adjacent vortex generators can generate opposite vortices or the same vortices. In particular on rotor blades, VGs that push the flow to larger radial positions can be an additional advantage.

Een rotorblad ontleent sterkte aan fibers die tegen het bladoppervlak liggen en aan 20 schotten aangebracht tussen boven en onderzijde. De fibers worden bijeengehouden door elkaar en door een hars. Met name daar waar profielen dik zijn liggen tegen het oppervlak unidirectionele fibers die zich in hoofdzaak in de lengterichting van de schoep uitstrekken. De massieve dwarsdoorsnede is de doorsnede van deze in hoofdzaak unidirectionele fibers tussen 5%c en 70%c waarbij schuimdelen en holtes 25 niet meegerekend worden.A rotor blade derives strength from fibers that lie against the blade surface and are mounted on partitions between the top and bottom. The fibers are held together by each other and by a resin. In particular, where profiles are thick, unidirectional fibers lie against the surface which extend substantially in the longitudinal direction of the blade. The solid cross-section is the cross-section of these substantially unidirectional fibers between 5% c and 70% c, whereby foam parts and cavities are not included.

NadelenCons

Windturbines hebben een hoge kostprijs omdat de krachten op de turbine hoog zijn en er veel materiaal nodig is om die krachten op te vangen. Turbineontwerpers streven 30 daarom naar hoge elektriciteitsproductie bij lage belastingen. Een nadeel van de huidige windturbines is dat de belastingen in windvlagen fors toenemen en afnemen en deze wisselende belastingen tot extra kosten leiden. Veel turbines halen rond Vnom een 10 minuten gemiddelde liftcoëfficiënt van 0.7. Een ander nadeel ontstaat bij zeer hoge windsnelheden als turbines meestal stilstaan. Er blijft dan een winddruk op de 35 bladen staan die tot grote belastingen leidt omdat met de turbinebladen een grote 5 koorde hebben die noodzakelijk is omdat men een liftcoëfficiënt kiest die 10 minuten gemiddeld niet meer dan 0.7 bedraagt. Weer een nadeel van huidige turbines is dat de aërodynamische eigenschappen van de rotorbladen moeilijk voorspelbaar zijn. De consequentie hiervan is dat een nieuw prototype van een rotor vaak een langdurig en 5 kostbare fase van testen en aanpassen doorloopt voordat hij voldoet. Bij dit aanpassen kan gebruik gemaakt worden van vortex generatoren maar daarbij ontstaat het nadeel dat daarmee hysterese in de lift versus invalshoek curve ontstaat: de lift bij toenemende invalshoek kan veel hoger zijn dan bij afnemende invalshoek. Een verder nadeel is dat hoge momenten met slanke bladen veel en sterk materiaal vereist. Bij 10 het ondervangen van dit nadeel door toepassing van dikke profielen ontstaat het nadeel dat de stroming kan loslaten aan de drukzijde wat weer tot een rendementsdaling leidt. Een verder nadeel voor inrichtingen met draaiende schoepen is dat het deel van de rotorbladen dat zich dicht bij de as bevindt vaak onvoldoende snelheid heeft om voldoende lift op te wekken. Daardoor is de tegendruk die 15 bijvoorbeeld een windturbinerotoren tegen de wind opwekt in dat deel laag en ontstaat er rendementsdaling omdat lucht van de hogedrukzijde naar de lagedrukzijde van het rotorvlak kan stromen door het rotorcentrum.Wind turbines have a high cost price because the forces on the turbine are high and a lot of material is needed to absorb those forces. Turbine designers therefore strive for high electricity production with low loads. A disadvantage of the current wind turbines is that taxes in gusts of wind increase and decrease considerably and these fluctuating taxes lead to extra costs. Many turbines achieve a 10-minute average lift coefficient of 0.7 around Vnom. Another disadvantage arises at very high wind speeds when turbines are usually stationary. There is then a wind pressure on the 35 blades which leads to large loads because with the turbine blades have a large chord that is necessary because one chooses a lift coefficient that on average is no more than 0.7 for 10 minutes. Another disadvantage of current turbines is that the aerodynamic properties of the rotor blades are difficult to predict. The consequence of this is that a new prototype of a rotor often goes through a lengthy and expensive phase of testing and adjustment before it meets. This adjustment can make use of vortex generators, but there is the disadvantage that this results in hysteresis in the lift versus angle of incidence: the lift with increasing angle of incidence can be much higher than with decreasing angle of incidence. A further disadvantage is that high moments with slender blades require a lot of strong material. By overcoming this disadvantage by using thick profiles, the disadvantage arises that the flow can release on the pressure side, which in turn leads to a fall in efficiency. A further disadvantage for devices with rotating blades is that the part of the rotor blades that is close to the shaft often has insufficient speed to generate sufficient lift. As a result, the counter-pressure generated by, for example, a wind turbine rotors against the wind in that part is low and efficiency falls because air can flow through the rotor center from the high-pressure side to the low-pressure side of the rotor surface.

Toelichting Conclusies 20 Het is het doel van de uitvinding om deze nadelen te vermijden. Dit doel wordt bij de hierboven beschreven inrichtingen verwezenlijkt door de gangbare profielen in de inrichtingen te vervangen door profielen met een 10 minuten gemiddelde liftcoëfficiënt van meer dan 1.1, in het bijzonder meer dan 1.2 en meer in het bijzonder 1.4 en bij voorkeur ongeveer 1.6. Hierdoor kan de variatie van de liftkracht door 25 turbulentie, windschering, scheefstand, bladbewegingen of regelfouten afnemen tot meer dan 50%. Dit reduceert belastingen en daarmee de kosten in de gehele constructie. Het maakt plaatsing van turbines op locaties met hogere turbulentie mogelijk. Binnen parken kan men de afstand tussen turbines geringer kiezen.Explanation Conclusions It is the object of the invention to avoid these disadvantages. This object is achieved in the devices described above by replacing the usual profiles in the devices with profiles with a 10-minute average lift coefficient of more than 1.1, in particular more than 1.2 and more in particular 1.4 and preferably about 1.6. As a result, the variation of the lift force due to turbulence, wind shear, skew, blade movements or control errors can decrease to more than 50%. This reduces loads and therefore costs throughout the entire structure. It enables placement of turbines in locations with higher turbulence. Within parks, the distance between turbines can be chosen less.

Het is bekend dat de lift van een profiel in hoofdzaak evenredig is met zowel de 30 liftcoëfficiënt C/ als de koorde c. Onder de voorwaarde dat de ontwerper het product cc/ constant houdt, kan hij c en q vrij kiezen en behaalt het profiel de gewenste lift. Zonder er bij stil te staan voert de deskundige dezelfde gedachtegang door voor liftvariaties en dat is onjuist. Het opmerkelijke is dat liftvariaties wel net als de lift evenredig zijn met de koorde c, maar niet evenredig zijn met de liftcoëfficiënt C/. De liftvariaties zijn 35 namelijk in hoofdzaak onafhankelijk van de liftcoëfficiënt C/. Dit nieuwe inzicht leidt tot 6 de extra ontwerpregel dat om de koorde korter te kiezen dan gebruikelijk en de liftcoëfficiënt hoger dan gebruikelijk met als voordeel dat de liftvariaties lager zijn. Omdat het buitendeel van de rotorbladen grote belastingen op een windturbine is het vooral daar van voordeel om profielen toe te passen met genoemde hoge 10 minuten 5 gemiddelde liftcoëfficiënten.It is known that the lift of a profile is substantially proportional to both the lift coefficient C / and the cord c. Provided the designer keeps the product cc / constant, he can choose c and q freely and the profile achieves the desired lift. Without realizing it, the expert implements the same line of thought for elevator variations and that is incorrect. The remarkable thing is that lift variations, just like the lift, are proportional to the c cord, but are not proportional to the lift coefficient C /. Namely, the lift variations are essentially independent of the lift coefficient C /. This new insight leads to 6 the additional design rule that to choose the cord shorter than usual and the lift coefficient higher than usual with the advantage that the lift variations are lower. Because the outer part of the rotor blades has large loads on a wind turbine, it is particularly advantageous to use profiles with the said high 10-minute average lift coefficients.

Verder voordeel ontstaat door profielen van de inrichting te bedrijven op 10 minuten gemiddelde invalshoeken die afwijken van de 0-lifthoek met meer dan 10°, en in het bijzonder meer dan 12° en nog meer in het bijzonder meer dan 14° en bij voorkeur ongeveer 16°.A further advantage is obtained by operating profiles of the device at 10-minute average angles of incidence that deviate from the 0-lift angle by more than 10 °, and in particular more than 12 ° and even more particularly more than 14 °, and preferably approximately 16 °.

10 Voor windturbines waarvan de vermogenscoëfficiënt Cp tussen V3 en 16/27 ligt, kan het dimensieloze impulsverlies op allerlei manieren bepaald worden. Een van voorkeur zijnde methode is M = -1.19 +9.74CP -21.01CP2 +17.50CP3. Door de zo gevonden M gelijk te stellen aan het koordekental C kan door substitutie van N, r, ch λ, R de locale koorde cr bepaald worden. Verder voordeel ontstaat als cr kleiner gekozen 15 wordt dan de waarde die volgt als wordt aangenomen dat C/ = 1.1 en in het bijzonder 1.3 en meer in het bijzonder 1.5 en meer in het bijzonder bij voorkeur 1.7. Verder voordeel ontstaat door de bladen te bedrijven bij een hoge liftcoëfficiënt en een lage tipsnelheid wat tot minder geluidsproductie leidt.For wind turbines whose power coefficient Cp is between V3 and 16/27, the dimensionless impulse loss can be determined in various ways. A preferred method is M = -1.19 + 9.74CP -21.01CP2 + 17.50CP3. By equating the M found in this way with the chord value C, the local chord cr can be determined by substitution of N, r, ch λ, R. A further advantage arises if cr is chosen to be smaller than the value that follows if it is assumed that C / = 1.1 and in particular 1.3 and more in particular 1.5 and more in particular preferably 1.7. A further advantage arises by operating the blades with a high lift coefficient and a low tip speed, which leads to less noise production.

Voorbeeld: Een klassieke horizontale as turbine heeft een profiel nabij de tip met een 20 0-lifthoek van -3°, een maximale liftcoëfficiënt van 1.3 bij 10° invalshoek en een liftcoëfficiënt die tussen deze hoeken lineair verloopt met 0.1 per graad. Boven 10° invalshoek overtrekt het profiel en neemt het rendement sterk af. Stel dat de gemiddelde invalshoek 7° bedraagt en door turbulentie varieert met ±3°, dan varieert de liftcoëfficiënt van 0.7 tot 1.3 en is gemiddeld 1.0. De liftvariatie is 0.6/1.0 = 60% van 25 het gemiddelde. Dit zijn wisselende belastingen die doorwerken in de bladen, de transmissie, de lagers, de toren, het fundament etc. en daar overal tot een kostentoename leiden. Volgens een voorbeeld van de uitvinding kiezen we vervolgens profielen met vortex generatoren waardoor overtrek pas bij grotere invalshoek optreedt. De maximale liftcoëfficiënt is nu bijv. 1.8 bij een invalshoek van 15°. De rotor 30 wordt zo ontworpen dat de invalshoek gemiddeld 12° is en de liftcoëfficiënt gemiddeld 1.5. Omdat de lift voor kleine a ongeveer evenredig is met het product van koorde en liftcoëfficiënt, kiezen we de koorde een factor 1.5 korter zodat de lift en daarmee de opbrengst gelijk blijven. Door turbulentie varieert de invalshoek in dit geval tussen 9° en 15° zonder te overtrekken. Met verder dezelfde aannames volgt dat de liftcoëfficiënt 35 varieert tussen 1.2 en 1.8. De verrassende conclusie is dat de variatie nu slechts 7 0.6/1.5 = 40% van het gemiddelde is, ofwel 2/3 van de belastingvariatie situatie zonder de uitvinding. Ook belastingswisselingen door scheefstand en windschering zijn beduidend lager omdat daarop dezelfde redenatie toepasbaar is. Door de bladen boven Vcut-out zodanig te parkeren dat de maximale positieve lift niet behaald wordt en 5 bij voorkeur dat de lift negatief is, zijn de belastingen op de bladen globaal net als de koordereductie een factor 1.5 lager. Een voorbeeld van een goede parkeerstand is die waarbij de bladhoek is ingesteld buiten het bereik van 30° -100°.Example: A classic horizontal axis turbine has a profile near the tip with a 0-lift angle of -3 °, a maximum lift coefficient of 1.3 at an angle of incidence and a lift coefficient that runs linearly between these angles at 0.1 per degree. Above 10 ° angle of incidence, the profile exceeds and the efficiency is greatly reduced. Suppose the average angle of incidence is 7 ° and due to turbulence varies with ± 3 °, then the lift coefficient varies from 0.7 to 1.3 and the average is 1.0. The lift variation is 0.6 / 1.0 = 60% of the average. These are varying loads that affect the blades, the transmission, the bearings, the tower, the foundation etc. and lead to an increase in costs everywhere. According to an example of the invention, we then select profiles with vortex generators, so that the cover only occurs at a larger angle. The maximum lift coefficient is now, for example, 1.8 with an angle of incidence of 15 °. The rotor 30 is designed such that the incident angle is 12 ° on average and the lift coefficient 1.5 on average. Because the lift for small a is approximately proportional to the product of cord and lift coefficient, we choose the cord a factor 1.5 shorter so that the lift and therefore the yield remain the same. Due to turbulence, the angle of incidence in this case varies between 9 ° and 15 ° without overtrapping. Furthermore, with the same assumptions, it follows that the lift coefficient 35 varies between 1.2 and 1.8. The surprising conclusion is that the variation is now only 7 0.6 / 1.5 = 40% of the average, or 2/3 of the load variation situation without the invention. Load changes due to tilt and wind shear are also considerably lower because the same reasoning can be applied to this. By parking the blades above Vcut-out in such a way that the maximum positive lift is not achieved and preferably that the lift is negative, the loads on the blades are roughly a factor of 1.5 lower, just like the chorus reduction. An example of a good parking position is that where the blade angle is set outside the range of 30 ° -100 °.

Verder voordeel ontstaat voor turbines met een instelbare bladhoek en in het bijzonder voor windturbines die de bladen richting vaanstand verstellen om het 10 vermogen te reduceren en nog meer in het bijzonder bij een turbine van het type dat op 1 of 2 constante toerentallen draait omdat de vermogenskwaliteit verbetert door de lagere belastingvariaties volgens de uitvinding. Constant toerenturbines hebben we gedefinieerd als turbines waarvan het 10 minuten gemiddelde toerental in een continu bereik minder dan 5% varieert. Bij een 2 toeren turbine heeft de turbine 2 continue 15 bereiken en wordt de 5% variatie per bereik berekend.A further advantage is obtained for turbines with an adjustable blade angle and in particular for wind turbines that adjust the blades towards the vane position to reduce the power and even more particularly with a turbine of the type that runs at 1 or 2 constant speeds because the power quality improved by the lower load variations according to the invention. We have defined constant speed turbines as turbines whose 10-minute average speed varies less than 5% in a continuous range. With a 2-speed turbine, the turbine has 2 continuous 15 ranges and the 5% variation per range is calculated.

Verder voordeel ontstaat als liftverhogende middelen zoals bijvoorbeeld vg’s zijn toegepast op het rotorblad waarbij deze als separate elementen zijn toegevoegd of waarbij deze middelen geïntegreerd zijn met het rotorblad. Het is bekend dat men vg’s toepast om onderpresterende rotoren te verbeteren. Zo’n situatie is beschreven 20 in Corten, G.P., "Flow Separation on Wind Turbine Blades", ISBN 90-393-2582-0. Bij nieuw te ontwerpen rotoren echter raadt de vakman de toepassing van vg’s in het algemeen af. Het is namelijk algemeen bekend uit windtunnelexperimenten dat bij kleine invalshoeken de weerstand van een profiel zonder vg’s lager is dan die van hetzelfde profiel met vg’s. Verrassend is dat dit advies niet juist blijkt en voortkomt uit 25 een onjuist experiment. Een profiel zonder vg's dient men te vergelijken met een profiel met vg’s met kortere koorde dat dezelfde lift behaald. Dit gebeurt niet omdat er dan meerdere dure profielen van verschillende koorde nodig zijn.A further advantage arises if elevator-raising means such as, for example, VGs are applied to the rotor blade, wherein these are added as separate elements or wherein these means are integrated with the rotor blade. It is known that VGs are used to improve underperforming rotors. Such a situation is described in Corten, G. P., "Flow Separation on Wind Turbine Blades", ISBN 90-393-2582-0. However, for new rotors to be designed, the person skilled in the art discourages the use of VGs in general. Namely, it is well known from wind tunnel experiments that at small angles the resistance of a profile without VGs is lower than that of the same profile with VGs. It is surprising that this advice is not correct and is the result of an incorrect experiment. A profile without VGs should be compared to a profile with VGs with shorter chords that achieved the same lift. This does not happen because then several expensive profiles of different chords are needed.

Voorbeeld. Stel het profiel zonder vg’s heeft C/ = 1.0, cd = 0.01 en c = 1 m en het profiel met vg's met c, = 1.5, cd = 0.012 en c = 2/3 m. Beide profielen leveren dezelfde lift 30 want het product cq is gelijk. De weerstand van het profiel zonder vg’s is evenredig met ccd = 0.01 x 1 = 0.01 en van het profiel met vg's is ccd = 0.012 x 2/3 = 0.08. Met vg’s is de weerstand dus lager ook al is de weerstandscoëfficiënt hoger. De weerstandscoëfficiënt kan overigens ook dalen door vg's aan te brengen. Verder van voordeel is dat de vg’s de grenslaag sterk conditioneren en daarmee de effecten van 8 vervuiling relatief minder belangrijk maken. Dit leidt tot minder productiedaling bij vervuiling.Example. Suppose the profile without vg's has C / = 1.0, cd = 0.01 and c = 1 m and the profile with vg's with c, = 1.5, cd = 0.012 and c = 2/3 m. Both profiles deliver the same lift 30 because the product cq is the same. The resistance of the profile without VGs is proportional to ccd = 0.01 x 1 = 0.01 and of the profile with VGs is ccd = 0.012 x 2/3 = 0.08. With VGs, the resistance is therefore lower even though the resistance coefficient is higher. The resistance coefficient can also decrease by applying VGs. Another advantage is that the VGs strongly condition the boundary layer and thus make the effects of pollution relatively less important. This leads to less production decline in the event of pollution.

Verder voordeel ontstaat doordat bij de toepassing van liftverhogende middelen met name aan de zuigzijde de maximale lift bij positieve invalshoek groter is 5 dan de maximale negatieve lift bij negatieve invalshoek. Aan de aërodynamische drukzijde zijn er minder maatregelen nodig (toevoegen van schuim of toepassen van een hoger percentage type II fibers) om knik te voorkomen.A further advantage arises because when using lift-raising means, in particular on the suction side, the maximum lift with a positive angle of incidence is greater than the maximum negative lift with a negative angle of incidence. On the aerodynamic pressure side, fewer measures are needed (adding foam or applying a higher percentage of type II fibers) to prevent buckling.

Verder voordeel ontstaat door aan de aërodynamische drukzijde carbon fibers toe te passen die speciaal geschikt zijn om trekbelastingen op te nemen. Dit leidt tot 10 een massabesparing die doorwerkt in de kosten van de hele turbine. Voor de betekenis van type I en type II fibers wordt verwezen naar Bech, A. e.a. , WO 2004/078465. In dit octrooischrift is reeds melding gedaan van een asymmetrisch gelamineerd onderdeel. Echter wordt niet aangegeven in welk opzicht het onderdeel asymmetrisch is en evenmin worden redenen aangevoerd die de basis vormen voor 15 een asymmetrische constructie terwijl die redenen (asymmetrisch aërodynamisch gedrag) pas ontstaan bij uitvoering van de bladen volgens de onderhavige uitvinding.A further advantage is obtained by using carbon fibers on the aerodynamic pressure side that are especially suitable for absorbing tensile loads. This leads to a mass saving that affects the costs of the entire turbine. For the meaning of type I and type II fibers, reference is made to Bech, A. et al., WO 2004/078465. An asymmetrically laminated part has already been mentioned in this patent specification. However, it is not indicated in which respect the part is asymmetrical, nor are reasons given that form the basis for an asymmetrical construction, while those reasons (asymmetrical aerodynamic behavior) only arise when the blades according to the present invention are produced.

Verder voordeel ontstaat door spleten in het profiel aan te brengen aan de zuigzijde tussen 5%c en 60%c, de spleten bevinden zich bij voorkeur in het radiale bereik van 0.05R tot 0.5R. Deze spleten zijn verbonden met kanalen in het blad die 20 lopen naar grotere radiale positie en daar een opening hebben aan de achterrand van het blad. De centrifugale kracht op de lucht in het kanaal zorgt voor een natuurlijke zuigende werking. Verder voordeel ontstaat door spleten met meer dan 10% verschil in radiale positie aan te sluiten op verschillende kanalen. De kanalen lopen bij voorkeur in hun lengterichting van de spleten naar de uitlaat monotoon toenemend in 25 radiale positie.A further advantage arises by providing gaps in the profile on the suction side between 5% c and 60% c, the gaps are preferably in the radial range of 0.05R to 0.5R. These gaps are connected to channels in the blade that run to a larger radial position and have an opening there at the rear edge of the blade. The centrifugal force on the air in the channel ensures a natural sucking effect. A further advantage arises by connecting gaps with more than 10% difference in radial position to different channels. The channels preferably run monotonically in their longitudinal direction from the slits to the outlet in radial position.

Verder voordeel ontstaat door bij windsnelheden boven 12 m/s en in het bijzonder hoger dan 14 m/s de zuigzijde als drukzijde en de drukzijde als zuigzijde te benutten. Operationeel betekent dit dat de turbine de bladen over ongeveer 150° verdraait, dat de turbine stopt en weer start in de andere draairichting. Een alternatief 30 is dat de turbinegondel 180° om de verticale as draait en de rotor van opwinds naar downwinds overgaat. In dit geval blijft de draairichting van de rotor gelijk. Met de bladen in deze toestand is de variatie van de door het gehele blad ontwikkelde liftkracht minder en werkt de liftkracht op kleinere radiale positie waardoor de momenten en variaties daarvan geringer zijn.A further advantage arises by using the suction side as the pressure side and the pressure side as the suction side at wind speeds above 12 m / s and in particular higher than 14 m / s. Operationally, this means that the turbine rotates the blades by approximately 150 °, that the turbine stops and starts again in the other direction of rotation. An alternative is that the turbine gondola rotates 180 ° around the vertical axis and the rotor changes from winding to downwinds. In this case the direction of rotation of the rotor remains the same. With the blades in this state, the variation of the lift force developed by the entire blade is less and the lift force acts at a smaller radial position, so that the moments and variations thereof are smaller.

99

Met toenemende grootte van windturbines neemt het materiaalgebruik sneller toe dan de opbrengst, daarom is materiaalbesparing bij grotere turbines belangrijker en zal meer voordeel ontstaan door toepassing van de uitvinding. Dit voordeel is met name meer bij windturbines met een rotordiameter groter dan 60m, in het bijzonder 5 groter dan 80m en meer in het bijzonder groter dan 100m.With increasing size of wind turbines, the use of materials increases faster than the yield, therefore material saving with larger turbines is more important and more advantage will result from the application of the invention. This advantage is particularly greater with wind turbines with a rotor diameter greater than 60 m, in particular greater than 80 m and more in particular greater than 100 m.

Om hoge momenten door de rotorbladen te leiden is grote bouwhoogte voordelig. De korte koorde volgens de uitvinding leidt tot minder bouwhoogte en daardoor is het splitsen van het rotorblad in een bovenblad en een onderblad van voordeel om de momenten met weinig materiaal op te vangen. Daarom ontstaat 10 verder voordeel door de rotorbladen voor radiale posities kleiner dan bijvoorbeeld 0.5R te splitsen in een bovenblad en een onderblad. De ligger in het niet gesplitste buitendeel van het blad bestaat uit een pakket unidirectionele type I fibers aan de zuigzijde en een pakket unidirectionele type I fibers aan de drukzijde met daartussen een of meerdere schotten. Verder voordeel ontstaat als het genoemde fiberpakket aan 15 de zuigzijde doorloopt in het bovenblad en het genoemde fiberpakket aan de drukzijde doorloopt in het onderblad zodat de krachten voordelig worden doorgeleid. Verder voordeel ontstaat als het onder- en bovenblad een afstand tot elkaar bereiken van tenminste 5%f? en in het bijzonder tenminste 10%R. Het asymmetrische aërodynamische gedrag van de bladen leidt ertoe dat op het bovenste profiel vooral 20 druk staat en op het onderste vooral trek. Volgens een voorbeeld van de uitvinding heeft het onderblad een bij voorkeur 20% en in het bijzonder 40% en meer in het bijzonder 60% kortere koorde dan het bovenblad op dezelfde radiale positie. Door de rotor een negatieve conushoek te geven wordt de druk nog meer verlegd van onderste profiel naar bovenste profiel. Verder voordeel ontstaat met een rotor die bestaat uit 25 meerdere rotorbladen volgens de uitvinding die elk splitsen in een bovenblad en een onderblad en waarbij de bovenbladen samenkomen in Su en de onderbladen samenkomen in S/ waarbij de afstand tussen Su en S, tenminste 10% van de rotorradius R is. Su is het snijpunt van de rotatieas met een lijnstuk dat die as snijdt en over de grootst mogelijke afstand doorloopt binnen het bovenblad naar grotere radiale 30 positie. De definitie van S/ volgt door in de definitie van Su bovenblad door onderblad te vervangen. Verder voordeel ontstaat als de rotor bestaat uit twee in elkaar overlopende bladen die elk splitsen in een bovenblad en een onderblad waarbij de unidirectionele type I fiberpakketten van het onderbladen van de twee rotorbladen een doorlopend geheel vormen en de unidirectionele type I fiberpakketten van de 35 bovenbladen van de twee rotorbladen een doorlopend geheel vormen.A high overall height is advantageous to guide high moments through the rotor blades. The short cord according to the invention leads to a lower overall height and, therefore, splitting the rotor blade into an upper blade and a lower blade is advantageous to capture the moments with little material. Therefore, a further advantage is obtained by splitting the rotor blades for radial positions smaller than, for example, 0.5 R into a top and a bottom. The beam in the non-split outer part of the blade consists of a package of unidirectional type I fibers on the suction side and a package of unidirectional type I fibers on the pressure side with one or more baffles between them. A further advantage arises if said fiber package continues on the suction side in the top plate and said fiber package continues on the pressure side in the bottom plate so that the forces are passed through advantageously. A further advantage arises if the upper and lower leaves reach a distance of at least 5% f? and in particular at least 10% R. The asymmetrical aerodynamic behavior of the blades leads to pressure on the upper profile and especially on the lower profile. According to an example of the invention, the bottom sheet has a cord which is preferably 20% and in particular 40% and more particularly 60% shorter than the top sheet at the same radial position. By giving the rotor a negative cone angle, the pressure is shifted even more from lower profile to upper profile. A further advantage is obtained with a rotor consisting of a plurality of rotor blades according to the invention, each of which splits into a top blade and a bottom blade and wherein the top blades meet in Su and the bottom blades meet in S / with the distance between Su and S being at least 10% of the rotor radius is R. Su is the point of intersection of the axis of rotation with a segment that intersects that axis and extends through the largest possible distance within the top blade to a larger radial position. The definition of S / follows by replacing top sheet with bottom sheet in the definition of Su. A further advantage arises if the rotor consists of two blades which overlap into each other and which split into a top and a bottom, the unidirectional type I fiber packages of the lower blades of the two rotor blades forming a continuous whole and the unidirectional type I fiber packages of the upper blades of the two rotor blades form a continuous whole.

1010

Bij een verticale as turbine variëren de invalshoeken ook zonder turbulentie. De invalshoekvariatie is omgekeerd evenredig met de snellopendheid. Om de invalshoekvariatie binnen het bereik van -10° tot +10° te houden kan de snellopendheid niet lager worden dan ongeveer 4½. Bij lagere snellopendheid 5 overtrekken de profielen. Toepassing van profielen met aan weerszijden vortex generatoren kan overtrek tot een groter invalshoekbereik uitstellen zodat een snellopendheid van 4, 3½ of zelfs 3 zonder overtrek mogelijk is. Dit leidt tot lagere geluidsproductie. Verder van voordeel is dat de verticale as turbine zelfstartend wordt door vortex generatoren tot dicht bij de voorrand van de profielen aan te brengen.With a vertical axis turbine, the angles of incidence also vary without turbulence. The angle of incidence variation is inversely proportional to rapidity. To keep the angle of incidence variation within the range of -10 ° to + 10 °, the fast running speed cannot be lower than about 4½. At a lower fast-running speed 5 the profiles cover. The use of profiles with vortex generators on either side can postpone overlap to a larger angle of incidence so that a rapid running speed of 4, 3½ or even 3 without overlap is possible. This leads to lower noise production. A further advantage is that the vertical axis turbine becomes self-starting by arranging vortex generators close to the front edge of the profiles.

10 Verder voordeel kan ontstaan door profielen toe te passen met een welving van meer dan 6%c en in het bijzonder meer dan 8%c en meer in het bijzonder meer dan 10%c. De extra welving voorkomt een scherpe onderdrukpiek bij grote invalshoeken zodat minder gevoeligheid voor vuil ontstaat. Verder voordeel kan ontstaan omdat de LID verhouding van profielen met veel welving bij grote 15 invalshoeken in de regel beter is.A further advantage can be obtained by applying profiles with a curvature of more than 6% c and in particular more than 8% c and more in particular more than 10% c. The extra curvature prevents a sharp underpressure peak at large angles of incidence so that less sensitivity to dirt is created. A further advantage can arise because the LID ratio of profiles with a lot of curvature is generally better at large angles of incidence.

Indien er meerdere vg's of basislijnen min of meer in stromingsrichting achter elkaar geplaatst zijn kan men spreken over voorste, middelste en achterste vortexgeneratoren. De voorste corresponderen met de vg's op de kleinste koordepositie, de achterste met die op de grootste koordepositie en de middelste zijn 20 daartussen gelegen. Verder voordeel ontstaat als vg’s in het midden groter zijn dan de voorsten en in het bijzonder eveneens groter zijn dan de achtersten.If there are several VGs or baselines more or less placed one behind the other in the flow direction, one can speak of front, middle and rear vortex generators. The front ones correspond with the VGs at the smallest chord position, the rear ones with those at the largest chord position and the middle ones are located between them. A further advantage arises if VGs in the middle are larger than the front ones and in particular also larger than the rear ones.

Verder voordeel ontstaat door op een profiel stroomopwaarts van de basislijn met vg's enkele extra vg's te plaatsen. De extra vg's zorgen ervoor dat de stroming langer blijft aanliggen tot aan de basislijn daarachter. Deze extra vg’s reduceren 25 daardoor de hysterese in het C/-or verband als a de overtrekhoek passeert. Deze vg’s kunnen geplaatst worden tussen 3%c aan de drukzijde en 10%c aan de zuigzijde en meer in het bijzonder tussen 0%c en 5%c aan de zuigzijde. Het is voordelig als vg’s die in stromingsrichting achter elkaar geplaatst zijn vortices van dezelfde draairichting opwekken.A further advantage arises by placing a few extra VGs on a profile upstream of the baseline with VGs. The extra VGs ensure that the flow stays on for longer until the baseline behind it. These extra VGs thereby reduce the hysteresis in the C / -or relationship when a passes the traverse angle. These VGs can be placed between 3% C on the pressure side and 10% C on the suction side and more particularly between 0% C and 5% C on the suction side. It is advantageous if VGs arranged one behind the other in the flow direction generate vortices of the same direction of rotation.

30 Verder voordeel ontstaat door op een profiel de vg’s te plaatsen aan de zuigzijde tussen de ligging van het stuwpunt en die van de zuigpiek bij een invalshoek van 5°. Bij deze positie ontstaat het voordeel dat de vg’s zich bij kleine invalshoeken bevinden in een relatief lage stromingssnelheid dicht bij het stuwpunt. Neemt de invalshoek toe dan schuift de zuigpiek (de plaats van hoogste stromingssnelheid) naar de vg’s die 11 daardoor effectiever worden. Zo wordt weinig vg-activiteit bij kleine hoeken (en dus weinig extra weerstand) bereikt en veel als het nodig is bij grote hoeken.A further advantage arises by placing the VGs on a profile on the suction side between the location of the stow point and that of the suction peak at an angle of incidence of 5 °. This position has the advantage that the VGs are located at small incidence angles at a relatively low flow velocity close to the stopping point. If the angle of incidence increases, the suction peak (the place of highest flow velocity) shifts to the VGs, thereby making 11 more effective. In this way little VG activity is achieved at small angles (and therefore little extra resistance) and much if it is needed at large angles.

Om genoemde cra hysterese te reduceren kan men ook lange vg’s toepassen van bijvoorbeeld meer dan 10%c of zelfs meer dan 30%c in koorderichting. In deze 5 uitvoering wordt het bladoppervlak van een soort ribben voorzien die een hoek maken met de stroming, waarbij de ribben bij voorkeur in stromingsrichting in radiale positie toenemen.To reduce said cra hysteresis, it is also possible to use long VGs of, for example, more than 10% c or even more than 30% c in the choir direction. In this embodiment, the blade surface is provided with a kind of ribs that form an angle with the flow, the ribs preferably increasing in the radial position in the flow direction.

Verder voordeel ontstaat door toepassing van relatief dikkere profielen zodat momenten met minder materiaalgebruik doorleidbaar zijn. De reden is dat met vortex 10 generatoren, eventueel op beide zijden aangebracht, stromingsloslating voorkomen kan worden, zodat dikke profielen in een groot invalshoekbereik hoog rendement hebben. Profielen met dikte t% voor 20% < t < 30% zijn daardoor toepasbaar op radiale posities groter dan (100% - 2t%)R en in het bijzonder op radiale posities groter dan (100% - 2f% + 5%)R en meer in het bijzonder op radiale posities groter dan 15 (100% - 2f% +10%)R. Dit betekent dat profielen met bijv. t = 25% toepasbaar zijn op radiale posities > 0.50R en in het bijzonder voor radiale posities > 0.55R.A further advantage arises through the use of relatively thicker profiles so that moments with less use of materials can be transmitted. The reason is that with vortex 10 generators, possibly mounted on both sides, flow release can be prevented, so that thick profiles have a high efficiency in a large angle of incidence. Profiles with thickness t% for 20% <t <30% can therefore be applied to radial positions greater than (100% - 2t%) R and in particular to radial positions greater than (100% - 2f% + 5%) R and more particularly at radial positions greater than 15 (100% - 2f% + 10%) R. This means that profiles with, for example, t = 25% are applicable to radial positions> 0.50R and in particular for radial positions> 0.55R.

Verder voordeel ontstaat door vg's aan de drukzijde toe te passen om daar stromingsloslating te voorkomen. De maximale negatieve lift neemt hierdoor niet of weinig toe doordat deze vortex generatoren relatief dicht bij de profielachterrand 20 worden geplaatst op bijvoorbeeld koordeposities groter dan 30%c, in het bijzonder 50%c en meer in het bijzonder 70%c.A further advantage arises by applying pressure reducers on the pressure side to prevent flow release there. As a result, the maximum negative lift does not or hardly increase because these vortex generators are placed relatively close to the profile rear edge 20 at, for example, cord positions greater than 30% c, in particular 50% c and more in particular 70% c.

Een voorkeursuitvoering van de vg’s bestaat uit een lint van vg’s van flexibel materiaal zoals rubber, polyurethaan of een elastomeer eventueel voorzien van additieven die UV straling blokkeren. Meer in het bijzonder zijn geschikte plastics 25 PVDF, FEP, PEEK, PI, PEI, LEXAN and PFTE (Teflon) waarvan de hele vg kan zijn vervaardigd of alleen een buitenlaag daarvan. Ook kunnen steeds twee vortex generatoren van gespiegeld type samen met een grondplaat een uit één stuk vervaardigd een zogenaamd vg-paar vormen.A preferred embodiment of the VGs consists of a ribbon of VGs of flexible material such as rubber, polyurethane or an elastomer, optionally provided with additives that block UV radiation. More particularly, suitable plastics are PVDF, FEP, PEEK, PI, PEI, LEXAN and PFTE (Teflon), the whole of which can be made or only an outer layer thereof. In addition, two vortex generators of a mirrored type, together with a base plate, can always form a so-called VG pair.

Het lint of een vg-paar kan men spuitgieten en op de rotorbladen aanbrengen 30 met dubbelzijdige tape, lijm of met een mechanische verbinding. Een voordelige uitvoering is de grondplaat deels te voorzien van dubbelzijdige tape en deels te bevestigen met een vloeibare lijm zoals een cyanoacrylaat. De dubbelzijdige tape geeft directe hechting waarna de vloeibare lijm tijd heeft om uit te harden. Dit hardingsproces kan versneld worden met een versneller die cyanoacrylaat direct 35 uithardt. Een voordelige uitvoering is die waarbij een oppervlak van versneller wordt 12 voorzien en het andere van een cyanoacrylaat zodat direct uitharding ontstaat als de twee oppervlakken met elkaar in contact worden gebracht. De vg’s kunnen scharnierend zijn bevestigd en pas uitklappen nadat de bladen aan de turbine zijn bevestigd. De onderzijde van het lint of een vg-paar, de zijde die tegen het 5 bladoppervlak wordt bevestigd kan enigszins hol zijn uitgevoerd met een kromtestraal die kleiner is dan de kromtestraal van het bladoppervlak op de plaats van aanbrengen. Verder voordeel ontstaat door de vg’s gekromd uit te voeren waarbij de hoek die de ongestoorde stroming met het gekromde vg vlak maakt toeneemt met bij voorkeur 5° tot 15° in stromingsrichting, waarbij in het bijzonder hoeken in het bereik van 2° tot en 10 met 30° effectief zijn. Dit voorkomt Kelvin-Helmholtz instabiliteit van de vg's.The ribbon or a pair of pairs can be injection molded and applied to the rotor blades with double-sided tape, glue or with a mechanical connection. An advantageous embodiment is to provide the base plate partly with double-sided tape and partly to be attached with a liquid glue such as a cyanoacrylate. The double-sided tape gives immediate adhesion, after which the liquid glue has time to cure. This curing process can be accelerated with an accelerator that immediately cures cyanoacrylate. An advantageous embodiment is one in which one surface is provided with an accelerator 12 and the other with a cyanoacrylate so that direct curing occurs when the two surfaces are brought into contact with each other. The VGs can be hinged and unfold only after the blades have been attached to the turbine. The underside of the ribbon or a pair of pairs, the side that is fixed against the sheet surface, may be slightly hollow with a radius of curvature that is smaller than the radius of curvature of the sheet surface at the point of application. A further advantage arises by making the VGs curved, the angle which the undisturbed flow makes with the curved VG plane increasing by preferably 5 ° to 15 ° in the direction of flow, wherein in particular angles in the range of 2 ° to 10 ° Be effective 30 °. This prevents Kelvin-Helmholtz instability of the VGs.

Windturbine volgens een der voorgaande conclusies die onderdeel uitmaakt van een park van tenminste twee windturbines met het kenmerk dat deze turbine meer dan 10° scheef staat op de windrichting met het doel om de parkopbrengst te verhogen en in het bijzonder dat deze turbine bladen heeft met een vaste bladhoek.Wind turbine according to one of the preceding claims, which forms part of a park of at least two wind turbines, characterized in that this turbine is more than 10 ° skewed in the wind direction with the aim of increasing the park yield and in particular that this turbine has blades with a fixed blade angle.

15 Verder voordeel ontstaat door toepassing van rotoren volgens de uitvinding in windturbineparken. Gebleken is dat in parken het voordelig is de axiale inductie van turbines aan loef te reduceren ten opzichte van de axiale inductie van turbines aan lij waarvoor verwezen wordt naar US20060560795. Onderzoek heeft opgeleverd dat het reduceren van het toerental niet voordelig is met conventionele rotoren omdat dan de 20 invalshoek a toeneemt, overtrek optreedt en het rotorrendement daalt. De verrassende constatering is dat het met de rotoren volgens de onderhavige uitvinding wel mogelijk is goede efficiëntie te behouden terwijl de axiale inductie daalt doordat het toerental lager wordt ingesteld. Dit is mogelijk met profielen met een LID verhouding groter dan 20 bij invalshoeken die verschillen van de 0-lifthoek met meer dan 14°, in het bijzonder 25 meer dan 16°, meer in het bijzonder meer dan 16° en bij voorkeur ongeveer 18°.A further advantage results from the use of rotors according to the invention in wind farms. It has been found that in parks it is advantageous to reduce the axial induction of turbines on the wind compared to the axial induction of turbines on the lee for which reference is made to US20060560795. Research has shown that reducing the speed of rotation is not advantageous with conventional rotors because then the angle of attack a increases, overlap occurs and the rotor efficiency drops. The surprising observation is that with the rotors according to the present invention it is possible to maintain good efficiency while the axial induction decreases because the speed of rotation is set lower. This is possible with profiles with a LID ratio greater than 20 at angles of incidence that differ from the 0-lift angle with more than 14 °, in particular more than 16 °, more in particular more than 16 ° and preferably about 18 ° .

Verder voordeel ontstaat door profielen toe te passen waarvan de lift minder sterk afhangt van de invalshoek ofwel waarbij de afgeleide dc//da kleiner is dan 1.1 en in het bijzonder kleiner dan 1.05 en meer in het bijzonder kleiner dan 1.0 in het bereik van 4° tot en met 7° invalshoek.A further advantage arises by applying profiles whose lift depends less strongly on the angle of incidence or where the derived dc // da is less than 1.1 and in particular less than 1.05 and more in particular less than 1.0 in the range of 4 ° up to and including 7 ° angle of view.

30 Verder voordeel ontstaat voor bestaande turbines door de oude rotor te vervangen door een nieuwe rotor volgens de uitvinding. Deze nieuwe rotor kan bij dezelfde belastingen groter zijn dan de oude en daarom meer produceren. De oude rotor wordt bij voorkeur vervangen door een nieuwe rotor die in het bereik van 0.6R tot 0.95R een tenminste 10% en bij voorkeur tenminste 20% kortere koorde heeft op 13 gelijke radiale positie en meer in het bijzonder in dat bereik is voorzien van vortex generatoren.A further advantage arises for existing turbines by replacing the old rotor with a new rotor according to the invention. With the same loads, this new rotor can be larger than the old one and therefore produce more. The old rotor is preferably replaced by a new rotor which has an at least 10% and preferably at least 20% shorter chord in the same radial position in the range of 0.6R to 0.95R and is more particularly provided in that range with vortex generators.

Verder voordeel is de grotere tolerantie ten aanzien van het ontwerp, de toepassing en de productie van het blad. Omdat het initiële bladontwerp al uitgaat van 5 vg's over een groot deel van het blad kunnen de eigenschappen van het geproduceerde blad eenvoudig aangepast worden door de vg’s aan te passen in positie, type, onderlinge afstand, formaat etc. Is in een deel van het blad verder uitstel van overtrek nodig dan kan dat ondermeer door de vg's groter (bijv. 25%) te kiezen, de onderlinge afstand te verkleinen (bijv. 25%), er meer bij te plaatsen (bijv een extra 10 basislijn) of de aanstroomhoek van de vg’s met de stroming te vergroten (bijv. met 5 graden). Het aërodynamisch gedrag van bladen uit dezelfde mal is hierdoor achteraf aanpasbaar. Dit kan van voordeel zijn omdat bladen uit dezelfde mal bruikbaar zijn voor verschillende turbinetypes met verschillende eisen aan de bladen. Verder van voordeel is dat op deze wijze gecompenseerd kan worden voor optredende 15 afwijkingen in de productie en voor afwijkingen tussen aërodynamisch gedrag in de praktijk en het gedrag volgens het ontwerp.A further advantage is the greater tolerance with regard to the design, application and production of the blade. Because the initial leaf design already assumes 5 VGs over a large part of the leaf, the properties of the produced leaf can easily be adjusted by adjusting the VGs in position, type, mutual distance, format etc. Is in a part of the leaf further deferment of cover is required, among other things, by choosing VGs larger (eg 25%), reducing the mutual distance (eg 25%), adding more (eg an extra baseline) or the inflow angle of increase the vg's with the flow (eg by 5 degrees). The aerodynamic behavior of blades from the same mold can therefore be adjusted afterwards. This can be advantageous because blades from the same mold can be used for different turbine types with different demands on the blades. It is furthermore advantageous that in this way it is possible to compensate for occurring deviations in the production and for deviations between aerodynamic behavior in practice and the behavior according to the design.

Verder voordeel ontstaat door de rotorbladen volgens de uitvinding te voorzien van tenminste een versterkt punt zoals een hijsoog waaraan het rotorblad kan worden opgetild en waarbij dit punt zich bij voorkeur bevindt op minder dan 1 koorde van het 20 zwaartepunt. Hiermee wordt eventuele schade aan vg’s voorkomen doordat er geen strop rondom het blad nodig is bij de installatie van het blad.A further advantage is obtained by providing the rotor blades according to the invention with at least one reinforced point such as a lifting eye on which the rotor blade can be lifted and wherein this point is preferably located at less than 1 chord of the center of gravity. This prevents any damage to VGs because no strap around the blade is required when installing the blade.

Verder voordeel ontstaat door vg's op windturbinebladen vrijwel parallel aan de stroming (parallel aan de tangentialen) te zetten zoals die zich voordoet bij invalshoeken kleiner dan 3°. Met toenemende invalshoek zal de stroming aan de 25 zuigzijde toenemend radiaal naar buiten afbuigen, zodat er dan een hoek ontstaat tussen de stroming en de vg's en dus een vortex. Op deze wijze wordt bereikt dat de vg's pas actief worden als dat nodig is en vrijwel geen weerstand toevoegen bij kleine invalshoeken als ze niet nodig zijn.A further advantage arises by placing VGs on wind turbine blades almost parallel to the flow (parallel to the tangentials) as it occurs at incidence angles of less than 3 °. With increasing angle of incidence, the flow on the suction side will gradually deflect radially outwards, so that there will then be an angle between the flow and the VGs and thus a vortex. In this way it is achieved that the VGs only become active when necessary and add virtually no resistance at small angles of incidence when they are not needed.

30 FigurenFigures

Ter verduidelijking van de uitvinding zijn enkele figuren toegevoegd.A few figures have been added to clarify the invention.

Fig. 1 lift versus invalshoek;FIG. 1 lift versus angle;

Fig. 2 horizontale as turbine met opwindse rotor;FIG. 2 horizontal axis turbine with wind-up rotor;

Fig. 3 profieldoorsnede; 35 Fig. 4 profieldoorsnede; 14FIG. 3 profile section; FIG. 4 profile section; 14

Fig. 5 profieldoorsnede;FIG. 5 profile section;

Fig. 6 profieldoorsnede;FIG. 6 profile section;

Fig. 7 profieldoorsnede;FIG. 7 profile section;

Fig. 8 horizontale as turbine van fig. 3 met bladen op de kop; 5 Fig. 9 windturbine met 2 blads rotor;FIG. 8 horizontal axis turbine of fig. 3 with blades on the head; FIG. 9 wind turbine with 2 bladed rotor;

Fig. 10 blad van een windturbine;FIG. Blade of a wind turbine;

Fig. 11 blad van een windturbine.FIG. 11 blades of a wind turbine.

Figuur 1 toont op de x-as 1 de invalshoek a en op de y-as 2 de lift L. Curve 3 geeft het 10 verband van een gangbaar profiel zonder lift verhogende middelen. Om een gegeven lift 4 te behalen dient dit profiel aangestroomd te worden onder een invalshoek 5. Door bijvoorbeeld turbulentie in de wind varieert de invalshoek in een bereik 6 en zal daardoor de lift variëren in bereik 7. Een profiel volgens een uitvoering volgens de uitvinding met een hogere liftcoëfficiënt en kortere koorde dat zich gedraagt volgens 15 curve 8 dient dezelfde lift 4 te behalen. Dit treedt op bij een grotere invalshoek 9. Dezelfde turbulentie in de wind aannemend, varieert de invalshoek rondom 9 binnen bereik 10 dat even breed is als bereik 6. Nu het verrassende element: de liftvariatie 11 door de invalshoekvariatie binnen bereik 10 is lager dan de liftvariatie 7.Figure 1 shows the angle of attack a on the x-axis 1 and the lift L. on the y-axis 2. Curve 3 shows the relationship of a conventional profile without lift-raising means. In order to achieve a given lift 4, this profile must be flown in at an angle of incidence 5. Due to, for example, turbulence in the wind, the angle of incidence varies in a range 6 and therefore the lift will vary in range 7. A profile according to an embodiment according to the invention with a higher lift coefficient and shorter chord that behaves according to curve 8 should achieve the same lift 4. This occurs with a larger angle of incidence 9. Assuming the same turbulence in the wind, the angle of incidence around 9 varies within range 10 that is as wide as range 6. Now the surprising element: the lift variation 11 due to the angle of incidence variation within range 10 is lower than the lift variation 7.

In Figuur 2 is als uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding een opwindse windturbine 13 20 met toren 13 en gondel 14 aangegeven. De turbinerotor bestaat uit een naaf 16 en bladen 18. Op de achterzijde van de bladen bevinden zich vortex generatoren die in de figuur niet zichtbaar zijn. Het vrije uiteinde van het blad is de bladtip 19 en het bevestigingseinde is de bladwortel 17. De bladen draaien rond in de richting van tangentiaal 20 en hebben een voorrand 21 en achterrand 22. De afstand van het 25 rotatiecentrum tot het uiterste van de bladtip is R. Het blad strekt zich in lengte uit van het uiteinde van de naaf tot aan R. In Figuren 3 t/m 7 tonen profieldwarsdoorsneden zoals dat te zien zou zijn bij doorsnijding I-I van het blad in figuur 2. De dwarsdoorsneden tonen zuigzijden 34 en drukzijden 35. In figuur 3 is de invalshoek a 21 van de stroming op het profiel de hoek tussen het verlengde van de koorde 25 en 30 ongestoorde aanstroming 26. De lijn door de centra van de cirkels 36 is de welvinglijn 37. De uiteinden van deze lijn vallen samen met de koorde 38 met lengte 39. De profielvoorrand is aangegeven met 31 en de achterrand met 32. Er zijn aan de zuigzijde voorste 42, middelste 43 en achterste 44 vg's aangebracht en op de drukzijde zijn eveneens vg's 41 aangebracht. Figuur 4 toont een andere uitvoering met 35 vg's 45 op kleine koorde positie en vg's 44 op grotere koordepositie. De flexibele 15 achterrand 49 getekend in twee posities in bereik 50 wordt niet meegerekend tot de koorde 29 indien bereik 50 ten opzichte van de voorste profielhelft, meer is dan 2.5%c. In het blad bevinden zich pakketten unidirectionele fibers die zich loodrecht op de dwarsdoorsnede uitstrekken aan zuigzijde 46 en aan drukzijde 47 met daartussen 5 schotten 48.Figure 2 shows as an exemplary embodiment of the invention a wind turbine 13 with tower 13 and gondola 14. The turbine rotor consists of a hub 16 and blades 18. Vortex generators are located on the rear of the blades that are not visible in the figure. The free end of the blade is the blade tip 19 and the attachment end is the blade root 17. The blades rotate in the direction of tangential 20 and have a leading edge 21 and trailing edge 22. The distance from the center of rotation to the extreme of the blade tip is R. The blade extends in length from the end of the hub to R. In Figures 3 to 7, profile cross-sections are shown as would be seen in section II of the blade in Figure 2. The cross-sections show suction sides 34 and pressure sides 35. In Figure 3, the angle of incidence a 21 of the flow on the profile is the angle between the extension of the cord 25 and the undisturbed flow 26. The line through the centers of the circles 36 is the curve line 37. The ends of these line coincide with the cord 38 with length 39. The profile front edge is indicated by 31 and the rear edge by 32. On the suction side, front 42, middle 43 and rear 44 VGs are fitted and VGs 41 are also provided on the pressure side. laughs. Figure 4 shows another embodiment with 35 VGs 45 in a small chord position and VGs 44 in a larger chord position. The flexible trailing edge 49 drawn in two positions in the range 50 is not included in the cord 29 if the area 50 relative to the front profile half is more than 2.5% c. In the blade there are packages of unidirectional fibers that extend perpendicular to the cross-section on suction side 46 and on pressure side 47 with partitions 48 between them.

Figuur 5 toont twee schuine rijen vg's waarvan de voorste vg 61 van de bovenste lijn in de figuur stroomopwaarts geplaatst is ten opzichte van de meest achterwaartse vg 62 van de onderste lijn. Indien vg's 61 en 62 vortices met dezelfde draairichting opwekken kan dat voordelig zijn. Figuur 6 toont een voorste basislijn met vg's 63 en een 10 achterste basislijn met vg's 64. Figuur 7 toont vg's 65 die zich over een relatief groot deel van de koorde uitstrekken. Figuur 8 toont de turbine 15 uit figuur 3 direct nadat de bladen 18 om hun lengteas gedraaid zijn wat aangegeven is met pijlen 68. Dit is het op de kop toepassen van de bladen omdat aërodynamische druk- en zuigzijde van functie wisselen. De vortex generatoren 69 (slechts enkelen zijn een nummer 15 voorzien) zijn zichtbaar en bevonden zich in figuur 2 op de achterzijde van de bladen. De vortexgeneratoren zijn in werkelijkheid bij voorkeur kleiner en talrijker dan in deze figuur.Figure 5 shows two oblique rows of vgs of which the front vg 61 of the upper line in the figure is placed upstream with respect to the most rear vg 62 of the lower line. If vgs 61 and 62 generate vortices with the same direction of rotation, that can be advantageous. Figure 6 shows a front baseline with VGs 63 and a rear baseline with VGs 64. Figure 7 shows VGs 65 that extend over a relatively large portion of the cord. Figure 8 shows the turbine 15 of Figure 3 immediately after the blades 18 have been rotated about their longitudinal axis which is indicated by arrows 68. This is the application of the blades to the head because aerodynamic pressure and suction side change function. The vortex generators 69 (only a few are provided with a number 15) are visible and were in figure 2 on the back of the blades. The vortex generators are in reality preferably smaller and more numerous than in this figure.

De draairichting van de hoofdas is in dit voorbeeld omgewisseld. Figuur 9 toont een turbine 15 met een tweebladige rotor waarvan de bladen 18 zich splitsen bij 75 in een 20 bovenblad 77 en een onderblad 76 die bij de verlengde hoofdas 78 verbonden zijn. De bovenbladen 76 van verschillende rotorbladen in figuur 9 komen bij elkaar in punt Su en de onderbladen komen samen in punt S/. In zowel figuur 9 als 10 kan lucht stromen door vrije ruimtes 79 tussen bovenblad en onderblad. Figuur 10 toont een blad 18 met bladtip 19 en wortel 17. De pakketten in hoofdzaak unidirectionele fibers 81 aan de 25 constructieve drukzijde lopen vanaf de bladwortel via het bovenblad 76 langs de splitsing 75 richting de tip 19. De fibers 80 aan constructieve trekzijde lopen vanaf de wortel 17 via het onderblad 77 langs de splitsing 75 richting de bladtip 19. Afstandhouder 82 bevindt zich tussen boven- en onderblad. Figuur 11 toont een blad 18 van een windturbine met daarin een spleet 85 op radiale positie n welke spleet 30 dient om lucht uit de grenslaag te zuigen waarbij de zuiging ontstaat door de centrifugale kracht op de lucht in kanaal 87 dat loopt naar de uitlaat 86 op radiale positie r^. Spleet 88 bevindt zich ten opzichte van spleet 85 op grotere radiale positie r2 en heeft bij voorkeur sterkere zuiging dan spleet 85 en daarom heeft de spleet een apart kanaal 90 dat bij voorkeur langer is in radiale richting. Kanaal 90 leidt de 35 afgezogen lucht naar uitlaat 89 op radiale positie r22.The direction of rotation of the main axis is reversed in this example. Figure 9 shows a turbine 15 with a two-blade rotor, the blades 18 of which split at 75 into a top blade 77 and a bottom blade 76 connected to the extended main shaft 78. The top blades 76 of different rotor blades in Figure 9 meet in point Su and the bottom blades meet in point S /. In both Figures 9 and 10, air can flow through free spaces 79 between top and bottom. Figure 10 shows a leaf 18 with leaf tip 19 and root 17. The packages of substantially unidirectional fibers 81 on the structural pressure side run from the leaf root via the top sheet 76 along the junction 75 towards the tip 19. The fibers 80 on the structural pull side run from the root 17 via the lower leaf 77 along the fork 75 towards the leaf tip 19. Spacer 82 is located between the upper and lower leaf. Figure 11 shows a blade 18 of a wind turbine with a slit 85 in radial position n which slit 30 serves to suck air out of the boundary layer, the suction being created by the centrifugal force on the air in channel 87 that runs to the outlet 86 on radial position r ^. Slit 88 is in a larger radial position r2 relative to slit 85 and preferably has stronger suction than slit 85, and therefore the slit has a separate channel 90 that is preferably longer in radial direction. Channel 90 directs the extracted air to outlet 89 at radial position r22.

1616

Hoewel de uitvinding hierboven aan de hand van voorkeursuitvoeringen is toegespitst op een windturbine, zal een deskundige direct inzien dat ook voordeel bereikt kan worden voor elke inrichting die hinder ondervindt van variërende liftkrachten ten 5 gevolge van invalshoekvariatie. Verder zijn numerieke waarden genoemd voor parameters als de windsnelheid, de variatie daarvan, de weerstandscoëfficiënt, de liftcoëffïciënt, de nominale windsnelheid, de invalshoek of variatie daarvan etc. De vakman begrijpt dat deze waarden slechts indicatief zijn en in werkelijkheid van profiel tot profiel verschillen of afhankelijk zijn van rotor en turbine ontwerp of de 10 operationele condities voor een turbine. De vakman zal bovendien begrijpen dat als geschreven wordt over een windturbine de betekenis zich uitstrekt tot turbines van het verticale as of horizontale as type waarbij dit slechts type aanduidingen zijn die niet direct samenhangen met de oriëntatie van de as. De tekst hierboven bevat fysische verklaringen over de stromingsverschijnselen. Begrepen dient te worden dat de 15 juistheid van deze verklaringen geen verband houdt met de geldigheid van de bij gevoegde conclusies.Although the invention above focuses on a wind turbine on the basis of preferred embodiments, a person skilled in the art will immediately see that advantage can also be achieved for any device that is hampered by varying lift forces due to angle of incidence variation. Furthermore, numerical values are mentioned for parameters such as the wind speed, the variation thereof, the resistance coefficient, the lift coefficient, the nominal wind speed, the angle of incidence or variation thereof, etc. Those skilled in the art understand that these values are only indicative and in reality differ from profile to profile or depend on rotor and turbine design or the 10 operational conditions for a turbine. The person skilled in the art will furthermore understand that when writing about a wind turbine the meaning extends to turbines of the vertical axis or horizontal axis type, these being only type indications that are not directly related to the orientation of the axis. The text above contains physical explanations about the flow phenomena. It must be understood that the accuracy of these statements is not related to the validity of the appended claims.

Claims

Wind turbine comprising a rotor blade with an aerodynamic profile, characterized in that this profile has a 10-minute average lift coefficient q greater than 1.1, in particular greater than 1.2, and in particular greater than 1.2, within the range of 0.5R to 0.95R. 1.4 and more particularly preferably about 1.6.

2. Wind turbine according to claim 1, comprising an aerodynamic profile, characterized in that this profile is operated within the range of 0.5R to 0.95R at a 10-minute average angle of incidence that differs from the 0-lift angle of that profile by more than 10 ° , in particular more than 12 ° and more in particular more than 14 ° and more particularly preferably about 16 °.

3. Wind turbine as claimed in any of the foregoing claims, that if the power coefficient is 1/3 <Cp <16/27 that M = -1.19 + 9.74CP -21.01CP2 + 17.50CP3 and then in the radial range of 0.5R to 0.9R for a horizontal axis turbine and from 0.8R to R for a vertical axis turbine the local chord is smaller than what follows from the equation C = M assuming that C / = 1.1 and in particular that q = 1.3 and more in particular that c / = 1.5 and more particularly preferably about 1.7.

Wind turbine according to one of the preceding claims, if the power coefficient is 1/3 <Cp <16/27 that M = -1.19 + 9.74CP -21.01CP2 + 17.50CP3 and then in the radial range of 0.5R to 0.9R for a horizontal axis turbine and from 0.8R to R for a vertical axis turbine the average chord in said ranges is smaller than what follows from the equation C = M assuming that q = 1.1 and in particular that q = 1.3 and more in particular that Ci = 1.5 and more particularly preferably about 1.7.

5. Wind turbine as claimed in any of the foregoing claims of the type of horizontal axis with adjustable blade angle and in particular wherein said blade angle with increasing wind speed above Vnom adjusts on average towards vane position and more particularly wherein the turbine is a constant speed turbine of which it is 10 minutes average speed in a continuous range varies less than 5% when positive power is supplied.

Wind turbine according to any one of the preceding claims with a rotor blade, characterized in that a lift-raising means is integrated with said rotor blade or is attached to said rotor blade as a separate element.

7. Wind turbine according to any one of the preceding claims, comprising a rotor blade 5 comprising unidirectional type I fibers which extend substantially in the longitudinal direction of the rotor blade and lie between 5% c and 70% c on both the aerodynamic pressure side and the aerodynamic suction side, characterized in that the massive cross-section of said fibers on the suction side (46) with respect to the massive cross-section of said fibers on the pressure side (48) in the radial range of 0.3 /? up to 0.7R is at least 20% larger and in particular 30% larger and more in particular 40% larger.

8. Wind turbine as claimed in any of the foregoing claims, comprising a rotor blade comprising unidirectional type I fibers which extend substantially in the longitudinal direction of the rotor blade and are between 5% c and 70% c, characterized in that within a cross-section in the radial range between 0.3 /? and 0.7R said unidirectional fibers on the aerodynamic pressure side consist of at least 25% carbon fibers and in particular that additionally said unidirectional fibers on the aerodynamic suction side consist of at least 25% glass fibers.

Wind turbine according to one of the preceding claims, comprising a rotor blade with a gap (85) on the suction side located at a radial position between 5%. and 70% /? characterized in that the slit (85) is connected through a channel (87) to an outlet (86) located at a radial position that is larger with respect to the slit by at least a factor 0.9V2, in particular a factor V2 and more in particular a factor V3.

Wind turbine according to any one of the preceding claims, comprising a rotor blade with a slit (85) at the radial position r 2 on the suction side, and a slit (88) at the radial position r 2, where r 2 is at least 10%. is greater than r *, characterized in that the slit (85) on o is connected to an outlet (86) on rn and the slit (88) on r2 is connected to an outlet (89) at radial position r22 with r22 at least 10% /? greater than r ».

11. Wind turbine as claimed in any of the foregoing claims, comprising a rotor blade with a pressure side and a suction side that application of the pressure side as a pressure side and the suction side as a suction side achieves a Cp> 0.50, characterized in that this rotor blade during the generation of wind energy by said turbine also applied to the head: the suction side serves as the pressure side and the pressure side serves as the suction side.

12. Wind turbine according to any one of the preceding claims, comprising a rotor, characterized in that the diameter of this rotor is greater than 60 m, in particular greater than 80 m and more in particular greater than 100 m.

Wind turbine according to one of the preceding claims of the horizontal axis type comprising a rotor blade, characterized in that this rotor blade splits at a radial position between 0.7R and 0.2R in the direction from the tip (19) to the leaf root (17) at split (75) into a top (76) and a bottom (77) between which a space (79) is created whereby air flow is possible and that both the top and the bottom are provided with a lift-generating aerodynamic profile.

14. Wind turbine as claimed in any of the foregoing claims of the vertical axis type, characterized in that the fast running speed λ is less than 3.5 and more in particular less than 3.

Wind turbine according to any one of the preceding claims, comprising a rotor blade, characterized in that this rotor blade comprises a profile with a curvature of more than 6% c, in particular more than 8% c and even more in particular of more than 10% c.

Wind turbine according to one of the preceding claims, comprising a rotor blade, characterized in that this rotor blade comprises a profile with at least one front (42) in the flow direction and a rear (44) in the flow direction and one or more middle vortex generator (s) (43) characterized in that the front vortex generator has a lower height than the average of the middle (n) and more particularly that the rear vortex generator also has a lower height than the average height of the middle (n) vortex generators.

17. Wind turbine according to any one of the preceding claims, comprising a rotor blade, characterized in that this rotor blade comprises a profile with vortex generators (42, 45) which are located between 3% c on the pressure side and 10% c on the suction side 30 and more in the particularly between 0% c and 5% c on the suction side.

Wind turbine according to one of the preceding claims, comprising a rotor blade, characterized in that this rotor blade comprises a profile with vortex generators (65) which have a length of more than 10% c and more in particular more than 20% c and even more in in particular more than 30% c.

Wind turbine according to one of the preceding claims, comprising a rotor blade in which a profile is applied in the radial range of 30% R <r <60% R, characterized in that the thickness of this profile in radial position r is greater than 30% - [ r / (30% R) +1] 5% of the local chord and in particular greater than 33% - 5 [r / (30% R) +1] 5% of the local chord.

Wind turbine according to one of the preceding claims, comprising a rotor blade, characterized in that this rotor blade comprises a profile of preferably a thickness greater than 25% c and more particularly a thickness greater than 30% c, characterized in that vortex generators are present (41) are on the pressure side of said profile.

Wind turbine according to any one of the preceding claims, comprising a rotor blade, characterized in that this rotor blade comprises a profile with vortex generators (41) on the pressure side at a chord position greater than 30% c, in particular greater than 50% c and even more in particularly greater than 70% c.

Wind turbine according to any one of the preceding claims, comprising a rotor blade with vortex generators, characterized in that these vortex generators comprise a surface made from one of the plastics PVDF, FEP, PEEK, PI, PEI, LEXAN and PFTE (Teflon) and in particular that the vortex generators as a whole consist of one of the aforementioned plastics.

Wind turbine according to one of the preceding claims, comprising a rotor blade with vortex generators which are connected to a base surface, characterized in that this base surface is connected to the rotor blade with double-sided adhesive foil and in particular that the base surface is connected to a liquid that is applied during application glue and with double-sided adhesive film and more particularly that said liquid glue comprises cyanoacrylate.

Wind turbine according to any one of the preceding claims, which forms part of a wind farm, characterized in that said turbine is more than 10 ° skewed in the wind direction with the aim of increasing the park yield and in particular that said turbine has blades with a fixed leaf corner.

25. Wind turbine as claimed in any of the foregoing claims, comprising a rotor blade with a fixed blade angle, wherein this turbine is windward of another turbine of the same type on leam at less than 16 diameters apart, characterized in that the turbine is windward at a 10 minute average at least 10% lower and in particular at least 20% lower and more particularly at least 30% lower rotational speed than the turbine.

Wind turbine according to any one of the preceding claims, comprising a rotor blade, characterized in that this rotor blade comprises a profile in the range of 0.6R to 0.95R whose derivative dc, / d0 is smaller in the range of incident angles a from 4 ° to 7 ° than 1.1 and in particular less than 1.05 and more in particular less than 1.0.

A method in which a first rotor blade is removed from an existing turbine and replaced by another rotor blade, characterized in that said other rotor blade is designed according to any one of the preceding claims and in particular that said other rotor blade is in the range of 0.7R to 0.95 R is provided with a local cord cr that is at least 10% and more in particular at least 20% smaller than the local cord cr of said first rotor blade.

28. Wind turbine, fan or propeller with a blade, characterized in that the operational range, excluding extreme situations such as for example during start-up, comprises a part in which the 10-minute average lift coefficient c of the profiles of that rotor blade in the range of 0.4R up to 0.95R is higher than 1.5 and more particularly higher than 1.75 and even more particularly higher than 2.0.

29. Wind turbine according to claim 27 with a rotor blade, characterized in that for values of fast-running λ associated with the undisturbed wind speeds between 8 and 10 m / s, the value D = Nc, rA2IR? for that rotor blade between r = 0.5R and r = 0.8R assumes values smaller than 3.00 and more in particular smaller than 2.75 and even more particularly smaller than 2.50.

30. Wind turbine according to claim 27 with a diameter smaller than 5 m with a rotor blade, characterized in that for values of fast-running λ corresponding to the undisturbed wind speeds between 8 and 10 m / s, the kental number D = Nc ^ 1R? of that blade between r = 0.5R and r = 0.8R assumes values of less than 4.50 and more particularly less than 4.00 and even more particularly less than 3.50.

31. Wind turbine according to claim 27, characterized in that for values of fast-running λ that are associated with the undisturbed wind speeds between 8 and 10 m / s, the value D = NcrflR2 averages over the range of r = 0.4R to r = 0.95R smaller is then 3.00 and more particularly less than 2.75 and even more particularly less than 2.50.

32. Sheet as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that lifting measures are taken in the range of 0.4R to 0.95R and more particularly in the range of 0.5R to 0.8R.

33. Sheet as claimed in any of the foregoing claims, characterized in that there is in the range of 0.4 /? up to 0.95 /? and more particularly from 0.5R to 0.8R vortex generators.

34. Sheet according to one of the preceding claims on which there is a range of 0.4 /? 5 to 0.95R and more in particular from 0.5R to 0.8R vortex generators are at least over 50% of the length of this range with a mutual distance of less than% times the local chord.

35. Sheet according to one of the preceding claims, wherein vortex generators are arranged at an angle with the tangentials related to the center of rotation of less than 10 ° and more in particular of less than 5 °.

The blade of any one of the preceding claims wherein the upstream side of more than 70% of the vortex generators has a smaller distance to the rotor center than the downstream.

37. A blade according to any one of the preceding claims wherein the set-up angle of at least 25% of the adjacent vortex generators has a mutual difference of less than 5 degrees.

A blade according to any of the preceding claims wherein upstream of a baseline with vortex generators additional vortex generators are placed with greater mutual distance.

39. Sheet according to one of the preceding claims, wherein the VGs are arranged in a pattern which increases at least 1 and more in particular at least twice in the cord position in the longitudinal direction of the sheet.

40. Sheet according to any one of the preceding claims, wherein the vortex generators are placed in two baselines, with vortex generators arranged one behind the other in the flow direction generating vortices of the same direction of rotation.

A blade according to any one of the preceding claims wherein the effectiveness of the vortex generators is adjustable by changing the position or folding them out to a greater or lesser extent or allowing them to sink into the blade surface.

42. Rotor blade as claimed in any of the foregoing claims, wherein profiles are applied of at least 25% thickness at radial positions greater than 0.55R and more in particular 0.65 / ?.

43. Method for manufacturing a rotor blade, characterized in that for values of fast-running λ corresponding to the undisturbed wind speeds between 8 and 10 m / s, the value D = Μνλ2 //? 2 for that blade between /=0.5/? and r = 0.8R takes values less than 3.00 and more particularly less than 2.75 and even more particularly less than 2.50.