По-видимому, акулы скользят по воде с высокой скоростью, по-видимому, без особых усилий. Микроскопические бороздки на их коже помогают им достичь этой замечательной скорости. Это связано с минимизацией трения этой микроструктуры, которая оптимизирует гидродинамические свойства тела рыбы. Эффект основан на том факте, что турбулентные вихри, которые идут поперек направления потока, уменьшаются. Уменьшение турбулентности в пограничном слое приводит к снижению сопротивления трения. В гидромеханике конструкции с продольными канавками у акул использовались различными способами в течение нескольких лет.
Функциональное покрытие снижает сопротивление потоку воды и воздуха
Для того, чтобы перенести принцип акульего шкуры на технические применения, вначале в экспериментальных целях использовались клейкие пленки с желобками. Однако, если необходимо покрыть изогнутые поверхности или если долговечность важна в суровых условиях окружающей среды, клейкая пленка достигает своих пределов. С помощью технологического решения Fraunhofer IFAM для лака лак наносится за одну рабочую операцию, структурируется соответствующим образом с канавками и затем затвердевает. Жидкие преимущества этих лакокрасочных поверхностей были продемонстрированы в прошлом, особенно для авиации и судоходства. Но как система ведет себя в ветряных турбинах и как она может быть применена к новым установкам, а также к существующим установкам для увеличения выхода электроэнергии?
Картинная галерея
Автоматическое нанесение риблетного лака на лопасти ротора
В рамках проекта ЕС «Riblet4Wind» команда из семи партнеров проекта взяла на себя задачу повышения аэродинамики ветроэнергетических лопастей. На первом этапе проекта были проведены обширные серии испытаний в аэродинамической трубе на двухмерном профиле с риблетными структурами. Было измерено значительное увеличение аэродинамической эффективности на 10%. Основываясь на этих результатах, прогноз привел к тому, что система покрытия Fraunhofer IFAM может значительно повысить аэродинамическое качество лопастей ротора - без дополнительных нагрузок для конструкции ветряной турбины, поскольку функция повышения производительности встроена в систему покрытия.
Оптимальная геометрия для выбранной ветряной турбины
На последующих этапах разработки в рамках проекта каждый партнер выполнял свою особую задачу по адаптации риблетной системы к большим конструкциям лопастей ротора: Bionic Surface Technologies GmbH использовала моделирование потока и испытания в аэродинамической трубе, чтобы определить оптимальную геометрию для выбранной ветряной турбины, инженеры из Манкевича Разработав систему нанесения покрытия, Fraunhofer IFAM предоставила аппликатор для нанесения покрытия, который был объединен с роботизированной системой Eltronic, адаптированной для нанесения покрытия на лопасти ротора, для формирования автоматизированной системы нанесения.
Технология была продемонстрирована на существующей бонусной ветротурбине AN с номинальной мощностью 450 кВт и диаметром ротора 37 м. Этот завод и другая турбина того же типа расположены в Бремерхафене и эксплуатируются Muehlhan Deutschland GmbH. E. ON Climate & Renewables отвечала за сбор данных о производительности. Хотя турбины были примерно 20-летними турбинами с соответствующим износом и также не имели лопастей ротора с регулируемым углом атаки, покрытие смогло улучшить эксплуатационные характеристики.
Прямое сравнение лопастей ротора с лаком и без лака
Чтобы иметь возможность оценить изменения рабочих характеристик, ветровые турбины работали в своем первоначальном состоянии в течение двенадцати недель, и были определены соответствующие рабочие характеристики. Затем лопасти ротора системы были разобраны и покрыты краской Riblet. Автоматическое нанесение краски Riblet на крупный компонент было продемонстрировано впервые. После установки обработанных лопастей ротора рабочие характеристики систем измерялись в течение пяти месяцев с использованием стандартной процедуры. Параметры, такие как износ и загрязнение также были определены.
СОВЕТ ПО СЕМИНАРУ Семинар «Систематический выбор материала» рассказывает о взаимосвязи между производством материала, структурой материала и полученными свойствами материала. Цель состоит в том, чтобы представить целостное представление о процессе выбора материала, начиная с создания профиля потребности, предварительного отбора до точного выбора и оценки риска.
Следующая информация
Комплексное нанесение риблетно-структурированного покрытия
Проект «Riblet4Wind» доказал, что покрытие с риблетной структурой может автоматически наноситься на лопасти ротора ветровой энергии и улучшает рабочие характеристики. В ближайшие несколько лет эта технология будет доведена до промышленной зрелости и будет использоваться повсеместно. Для дальнейшего количественного определения экономического потенциала этой технологии, демонстрация будет на системе, которая соответствует сегодняшним стандартам (> 2 МВт мощности с регулируемыми лопастями ротора).