التقنية / دليل فني
عدد رينولدز لريش توربينات الرياح الصغيرة وتشابه التدفق
يقارن عدد رينولدز بين مقاييس القصور الذاتي واللزوجة في التدفق. ويستخدم عادةً، عند وصف مقطع من الريشة، طولًا محليًا وسرعة نسبية. ولا تكفي القدرة الاسمية للتوربين أو سرعة الرياح عند سطح الأرض لتحديده بمفردها.
حدّد مقاييس التدفق باستخدام مقطع معرّف.
يلغي العدد اللابعدي الوحدات، لكنه لا يلغي ضرورة توضيح الهندسة والشروط. ويجب تفسير التشابه إلى جانب المتغيرات الأخرى التي تحكم التدفق.
01 / التعريف
يقارن عدد رينولدز بين مقاييس التدفق.
Re = ρWc/μ = Wc/ν لتعريف المقطع المبني على الوتر.
Re = ρWc/μ = Wc/ν لتعريف المقطع المبني على الوتر. هنا c هو الوتر بالأمتار، و W السرعة النسبية بوحدة m/s، و μ اللزوجة الديناميكية بوحدة Pa·s، و ν = μ/ρ اللزوجة الحركية بوحدة m²/s. والنسبة الناتجة بلا وحدات.
يعرض شرح NASA للطبقة الحدية العلاقة العامة بين السرعة والطول واللزوجة. واختيار الوتر يجعل اصطلاح المقطع واضحًا؛ وقد تستخدم مسألة أخرى طولًا مميزًا مختلفًا، فتنتج قيمة عددية مختلفة لـ Re.
02 / السرعة
تغيّر الحركة المحلية السرعة المعنية.
يتعرض المقطع الدوّار للهواء بالنسبة إلى حركته الذاتية، بما في ذلك مركّبات التدفق المستحث ذات الصلة.
يتعرض المقطع الدوّار للهواء بالنسبة إلى حركته الذاتية، بما في ذلك مركّبات التدفق المستحث ذات الصلة. ولذلك يختلف مقياس سرعته عن رصد الرياح من موضع ثابت وحده. وقد تختلف السرعات النسبية بين المقاطع عند أنصاف أقطار مختلفة.
استخدام قطر الدوّار مع الرياح عند الأرض يعطي كمية على مقياس الدوّار، وليس تلقائيًا Re المبني على الوتر لكل مقطع هوائي. ويشرح دليل التدفق النسبي هذا التمييز.
03 / مثال محلول
تحقق من وحدات اللزوجة قبل القسمة.
لوتر افتراضي مقداره 0.20 m وسرعة نسبية مقدارها 15 m/s ولزوجة حركية مقدارها 1.5 × 10⁻⁵ m²/s، يكون Re = 15 × 0.20 /(1.5 × 10⁻⁵) = 200,000.
لوتر افتراضي مقداره 0.20 m وسرعة نسبية مقدارها 15 m/s ولزوجة حركية مقدارها 1.5 × 10⁻⁵ m²/s، يكون Re = 15 × 0.20 /(1.5 × 10⁻⁵) = 200,000.
هذه ليست نقطة تشغيل لتوربين MARSTON. وإذا قُدمت اللزوجة الديناميكية بدلًا من ذلك، فلا بد من إدراج الكثافة أيضًا. فإحلال قيمة بوحدة Pa·s في الصيغة التي تستخدم اللزوجة الحركية يخلط بين كميتين مختلفتين.
04 / تغيير المقاييس
لا يجعل تساوي Re مقطعين متطابقين.
مضاعفة الوتر مع خفض السرعة إلى النصف تُبقي Wc، وبالتالي Re، ثابتين إذا لم تتغير اللزوجة.
مضاعفة الوتر مع خفض السرعة إلى النصف تُبقي Wc، وبالتالي Re، ثابتين إذا لم تتغير اللزوجة. لكنها لا تحافظ على الضغط الديناميكي أو مقياس القوة أو الهندسة. ولا ينبغي فهم تساوي Re على أنه تساوٍ في القوة أو خرج الدوّار.
وبالعكس، قد يغيّر تغيّر شروط المائع قيمة Re دون إعادة تصميم الأبعاد. فالتشابه وصف لعلاقة لابعدية محددة، وليس دليلًا على تطابق كل شرط فيزيائي آخر.
05 / الطبقة الحدية
يحتاج الانتقال والانفصال إلى سياق إضافي.
يؤثر السلوك اللزج قرب السطح في الاستجابة الهوائية.
يؤثر السلوك اللزج قرب السطح في الاستجابة الهوائية. ويرتبط عدد رينولدز بهذا السلوك، لكن حالة السطح وتوزيع الضغط والاضطراب المفروض قد تؤثر أيضًا. ولا يمكن تحديد عتبة انتقال موحدة لجميع مقاطع الريش.
لذلك ينبغي أن يحتفظ معامل المقطع الهوائي المأخوذ من حالة معينة بقيمة Re الخاصة به وبمعلومات الحالة الأخرى ذات الصلة. ويتناول دليل الانفصال جانبًا مختلفًا من استجابة الطبقة الحدية.
06 / نطاق التشابه
تحتاج مقارنة المقاطع إلى أكثر من رقم واحد.
تظل زاوية الهجوم وشكل المقطع وحالة السطح شروطًا مستقلة إلى جانب Re.
تظل زاوية الهجوم وشكل المقطع وحالة السطح شروطًا مستقلة إلى جانب Re. وقد تضيف الانضغاطية أو التأثيرات غير المستقرة معاملات تشابه أخرى عند الاقتضاء. ولا يثبت تطابق Re وحده تكافؤ مجالَي تدفق كاملين.
لا توفر أقطار دوّارات MARSTON الاسمية أطوال أوتار المقاطع أو السرعات المحلية أو شروط اللزوجة. ولا يحدد هذا الشرح أي نطاق فعلي لعدد رينولدز أو تصحيح للمعاملات.
تابع المراجعة مع التدفق النسبي وزاوية الهجوم لريش توربينات الرياح.
تابع المراجعة مع الرفع والمقاومة ومعاملات المقطع لريش توربينات الرياح.
تابع المراجعة مع الانهيار الهوائي وانفصال التدفق في ريش توربينات الرياح.
معلومات عامة: NASA Glenn: عدد رينولدز ومقاييس التدفق اللزج قرب السطح. تشرح هذه المراجع مفاهيم القطاع؛ وهي منفصلة عن وثائق منتجات MARSTON والمشروع المنطبقة.
المفاهيم والشروط الأساسية.
اقرأ كل كمية مع مرجعها ووحداتها وشروطها المذكورة. فالعلاقة العامة لا تحدد قيمة خاصة بطراز معين.
| المفهوم / الكمية | المعنى / العلاقة | الشروط / الحدود |
|---|---|---|
| c | الوتر المميز للمقطع، m | حدد اصطلاح الطول. |
| W | مقياس السرعة النسبية المحلية، m/s | لا تستبدل السرعة تلقائيًا بسرعة الرياح عند الأرض. |
| μ | اللزوجة الديناميكية، Pa·s | استخدم الكثافة في ρWc/μ. |
| ν | اللزوجة الحركية، m²/s | استخدم Wc/ν. |
| Re | نسبة لابعدية بين مقياسَي القصور الذاتي واللزوجة | مطابقته وحده لا تعني مطابقة جميع ظروف التدفق. |
أسئلة هندسية.
هل تحدد القدرة الاسمية بوحدة kW قيمة Re للريشة؟
لا. تلزم الهندسة المحلية والسرعة النسبية وخواص المائع.
هل يمكن التبديل بين μ و ν؟
لا. لهما وحدات مختلفة، وتربطهما العلاقة ν = μ/ρ.
هل يعني تساوي Re تساوي الرفع؟
لا. فقد تختلف الهندسة والزاوية ومقياس القوة المرجعي وشروط أخرى.
هل Re المبني على قطر الدوّار هو Re لمقطع الريشة؟
ليس تلقائيًا؛ فتعريفا الطول المميز والسرعة مختلفان.
هل 200,000 قيمة ضمن مواصفات MARSTON؟
لا. إنها محسوبة من مدخلات افتراضية.
هل تحدد عتبة Re واحدة الانتقال في كل مكان؟
لا تُقدَّم عتبة موحدة للريش؛ فشروط الطبقة الحدية الأخرى مؤثرة أيضًا.
استفسار فني
ناقش السؤال الفني.
يقارن عدد رينولدز بين مقاييس القصور الذاتي واللزوجة في التدفق. شارك الطراز ومعلومات التشغيل أو التصميم المنطبقة لإجراء مناقشة هندسية.