Experimentelle Untersuchung der strömungsinduzierten Schallabstrahlung von Kiteleinen
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Abstract:
Flugwindkraftwerke sind die Zukunft der Windenergie, da sie die Nutzung starker und stetiger Höhenwinde zur Erzeugung elektrischer Energie ermöglichen. Erste Testanlagen lassen 120 qm große Kites in einem speziellen Energiegewinnungszyklus auf bis zu 600 m Höhe steigen. Problematisch ist der laute Pfeifton, der bei hohen Windgeschwindigkeiten durch die Leinen des Kitesegels erzeugt wird. Ziel der Untersuchung war es, den strömungsinduzierten Schall von Kiteleinen zu charakterisieren und eine wirksame Methode zur Lärmreduzierung zu entwickeln.Forschungsergebnisse zur Akustik gibt es bisher nur für starre Zylinder, Kiteleinen wurden lediglich auf ihren Strömungswiderstand untersucht. Daher wurden Schallmessungen umströmter Kiteleinen in einem aeroakustischen Windkanal durchgeführt. Gespannte Leinen und starre Zylinder weisen vergleichbare aeroakustische Eigenschaften auf. Die tonale Schallabstrahlung von Kiteleinen kann durch helixförmige Oberflächenerhebungen deutlich reduziert werden. Eine spiralförmige Kontur senkt das Leinengeräusch um bis zu 11,5 dB. Aeroakustisch optimierte Kiteleinen ermöglichen eine Lärmreduktion dieser innovativen Windenergieanlagen.Auf Basis der gemessenen Schallabstrahlung unterschiedlicher Kiteleinen können jedoch keine konkreten Aussagen zum Einfluss der spiralförmigen Oberflächenerhebungen auf die Umströmung und die Vibrationen der Leinen gemacht werden. Weiterführende Untersuchungen des Geschwindigkeitsfeldes im Nachlauf sowie die Messung der strömungsinduzierten Leinenvibrationen bieten hier interessante Forschungsmöglichkeiten.