Erosion Effect on Wind Turbine Blades Performance

Abstract

This paper investigates the effects of surface erosion on the aerodynamic efficiency of wind turbine blades. The experimental study utilized an asymmetric airfoil profile with various surface textures and trailing edge configurations. Tests were conducted across a range of flow velocities and angles of incidence. Flow topology was analyzed using Constant Temperature Anemometry and Particle Image Velocimetry, while aerodynamic properties were assessed using an aerodynamic balance in multiple experimental scenarios. The results reveal a significant impact of even minor surface degradation on blade aerodynamics. Specifically, at a chord-based Reynolds number of 1.7 × 10^5 and a zero angle of incidence, the lift coefficient for blades with an ideal surface condition is up to seven times higher than for configurations featuring rough surfaces and blunt trailing edges.

Tento článek se zabývá vlivem povrchové eroze na aerodynamickou účinnost lopatek větrných turbín. V experimentální studii byl použit asymetrický profil křídla s různou strukturou povrchu a konfigurací odtokové hrany. Testy byly prováděny v rozsahu rychlostí proudění a úhlů incidence. Topologie proudění byla analyzována pomocí CTA a PIV, zatímco aerodynamické vlastnosti byly hodnoceny aerodynamickými váhami v několika experimentálních konfiguracích. Výsledky odhalily významný vliv i malé degradace povrchu na aerodynamiku lopatek. Konkrétně, při Reynoldsově čísle 1,7 × 10^5 na základě tětivy a nulovém úhlu incidence je koeficient vztlaku u lopatek s ideálním stavem povrchu až sedmkrát vyšší než u konfigurací s drsným povrchem a tupými odtokovými hranami.