100 mikrofoner finder ud af, hvor på vindmøllen støjen kommer fra

Når 50 meter lange vindmøllevinger suser rundt med 225 km/h ved vingespidsen, støjer det. Men hvor kommer støjen fra - forkanten af vingen eller bagkanten? Det har hidtil været svært at registrere for vindmøllefabrikanterne, men nu er firmaet Brüel & Kjær Sound and Vibration Measurement på vej med en løsning.

Den består af en usædvanligt stor mikrofonopstilling med 108 mikrofoner placeret i et mønster neden for møllen. Samtidig gør lydforskerne hos Brüel & Kjær brug af meget avancerede matematiske algoritmer. De bruger blandt andet deconvolution - eller affoldningsteknik - til at behandle data for at skabe et klarere billede af støjkilderne.

Vindmølleindustrien har øget behov for at vide, hvor støjen kommer fra, fortæller ingeniør Claus Blaabjerg, leder af innovationsgruppen hos Brüel & Kjær:

Måling af støj fra vindmølle fra en af Brüel & Kjærs tidligere målinger. Billedet her viser er ubearbejdet måling af støjen ved 1.000 Hz. Brüel & Kjærs nye måleopstilling med 108 mikrofoner kan give langt mere detaljerede oplysninger om støjen, idet måleopstillingen kan følge et bestemt punkt på en vinge på dens vandring rundt i rotorplanet. (Grafikker: Brüel & Kjær) Illustration: Brüel & Kjær

»Behovene for målinger kunne ikke dækkes af eksisterende løsninger, og vi blev kontaktet af en stor vindmøllevirksomhed, som bad om et billede af støjen med meget høj opløsning.«

Det svære ved at udføre målingerne er, at vingerne er så langt fra jorden og har så høj hastighed. Brüel & Kjærs hidtidige udendørs opstillinger har haft en diameter på 3 meter og indeholdt 30 mikrofoner. De 108 mikrofoner i den ny opstilling på 10 gange 16 meter skal sikre, at man får en mere præcis lokalisering af støjkilderne.

'Delay and sum'

Brüel & Kjær deler vingen op i et net af punkter, som man følger for at give et billede af støjkilderne. Man kunne forestille sig, at man brugte retningsbestemte mikrofoner eller paraboler til at fokusere på støjen fra et valgt punkt, men det giver ikke mening, når vingen bevæger sig hurtigt rundt.

I stedet benytter Brüel & Kjær sig af 'delay and sum'-princippet, hvor man blot måler den rå støj først.

Når man skal bestemme støjen fra et bestemt punkt på vingerne, beregner man sig frem til, hvornår lyden fra punktet rammer hver enkelt af de 108 mikrofoner. Man forsinker så lyden fra de nærmest beliggende mikrofoner mest, og fra de fjernest beliggende mindre. Og så lægger man signalerne sammen.

Når lyden fra de forskellige punkter således er synkroniseret i tid, vil lyden fra det valgte fokuspunkt pludselig stå klart, fordi den er forstærket af samtidigheden.

»Resultatet er et meget stort outputsignal fra det ønskede punkt, fordi signaler fra alle andre punkter ikke er synkroniseret i tid, og derfor vil give meget lavere amplitude,« forklarer Jørgen Hald, der er udviklingsingeniør hos Brüel & Kjær.

Brüel & Kjær arbejder med forsinkelser helt ned til omkring 30 mikrosekunder i systemet. Firmaet anvender også 'delay and sum' i forsøg med biler i vindtunnel.

Deconvolution

Men den rene 'delay and sum'-analyse er ikke nok, for den giver, hvad Jørgen Hald kalder et 'udtværet billede'.

»Metoden har specielt ved lave frekvenser en begrænset opløsning og kan ikke skelne kilder tæt på hinanden,« siger han.

Udtværingen kan beskrives som en foldning, eller 'convolution', af støjkildens fordeling i rotorplanet med et todimensionelt rumligt lavpasfilter. Det lavpasfilter kender man med meget god tilnærmelse, fordi det er bestemt af mikrofonernes positioner i forhold til kildeplanet, hvor 'delay and sum'-beregningerne foretages.

»Det vil sige, at det todimensionelle filter og dets output er kendte. Man kan så finde input, altså den virkelige støjfordeling, gennem deconvolution, eller affoldning, med et inverst filter,« fortæller han.

Validering

Lydmålingerne vil ifølge Brüel & Kjær kunne bruges til at validere og korrigere vindmøllevirksomhedernes støjmodeller. Faktisk er det den eneste måde at validere modellerne på.

»Vindmøllevirksomheden kan tilpasse sin model, og det kan betyde, at den næste gang kan udvikle en lydmæssigt bedre vinge i sit første designforsøg,« siger Jørgen Hald.

De første praktiske test af vindmøllerne med den ny opstilling vil finde sted inden for et par måneder.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Hej

som tidligere modelflyver, har jeg fløjet en del med hurtig gående svævefly på skrænt også kaldet F3F konkurrence. Sådanne konkurrencer afholdes hvert år i Hanstholm.

Jeg har selv erfaring med at profilerne som f.eks.

Eppler, 180 og Eppler 374 er gode til skæntflyvning.

det er relativt lang tid siden at de blev udvikler så der er nok sket en hel del siden. ... men karrakteristisk for disse profiler er, at bagkanten ikke som man normalt ser på svævefly krummer lidt nedad, nej det krummer opad.

Man skulle så tro at det gav et dårligere løft men det er overhovedet ikke tilfældet, tværtimod. og modstanden (her i denne artikel støj) og dermed turbulensen er også Meget mindre når bagkanten krummer opad.

Det er altså hvad der gælder for hurtigt gående modelfly. minimalt af støj , og masser af fart og løft ude på skrænterne.

Der er sikkert sket en hel del inden for udvikling af profiler til F3F konkurrencer siden. det skal jeg ikke gøre mig klog på.

jeg fandt et sted hvor koordinater kan downloades. http://a190754.free.fr/PROFILES.PHP3

her ses tydeligt hvorledes den sidste del af profilerne krummer let opad. suverænt til hurtig gående svævefly.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten