التقنية / دليل فني
اضطراب التدفق بفعل برج توربين الرياح والتحميل الدوري للريش
يمكن للبرج أن يخلّ بالتدفق الذي تصادفه شفرة دوارة. ويصف التأثير في جهة المنبع وأثر الجريان خلف البرج في جهة المصب حالتين مختلفتين. ويمكن لاضطراب تصادفه الشفرة دوريًا أن يولّد قوى متغيرة على مقاطعها حتى مع ثبات الرياح المحيطة فيما عدا ذلك.
مسار الشفرة يحوّل اضطرابًا مكانيًا إلى سجل زمني.
حدّد أولًا موضع الدوّار بالنسبة إلى البرج ومسار مقطع معيّن. ثم تربط الهندسة والاستجابة الديناميكية الهوائية نمط التدفق بتردد التحميل وشكله الموجي.
01 / تصميم
يصف مصطلحا أمام الريح وخلف الريح مواضع نسبية.
يقع الدوار المواجه للرياح على جانب البرج الذي يأتي منه التدفق؛ ويقع الدوار الخلفي خلف البرج بالنسبة إلى التدفق المحاذي المذكور.
يقع الدوار المواجه للرياح على جانب البرج الذي يأتي منه التدفق؛ ويقع الدوار الواقع خلف البرج بالنسبة إلى الرياح خلفه عند محاذاة التدفق المذكورة. هذه تعريفات لترتيب المكونات، وليست تصريحات بشأن طراز معين من MARSTON.
يعتمد التفاعل مع البرج أيضًا على إزاحة مستوى الدوار، وهندسة البرج، واتجاه الجريان الداخل الفعلي. ولا توفر المصطلحات وحدها مجال سرعة محليًا أو تحدد الاضطراب الذي يواجهه مقطع ما.
02 / التأثير أمام البرج باتجاه مصدر الرياح
قد يحدث اضطراب قبل البرج.
يغيّر الجريان حول جسم مجال السرعة القريب منه، بما في ذلك المناطق الواقعة باتجاه المنبع.
يغيّر الجريان حول جسم مجال السرعة القريب منه، بما في ذلك المناطق الواقعة باتجاه المنبع. يميز AeroDyn بين تمثيل تأثير البرج باستخدام الجريان الكامن وتمثيل ظله باتجاه المصب. لا ينبغي التعامل معهما باعتبارهما منحنى واحدًا بتسميتين متعاكستين.
نموذج الجريان الكامن تمثيل مثالي؛ ولا يصف جميع خصائص أثر الجريان اللزج. وترتبط السرعة المحلية التي يتنبأ بها بالهندسة والافتراضات والإحداثيات التي يمثلها ذلك الحساب.
03 / الظل في اتجاه المصب
تُنشئ منطقة الجريان خلف البرج تدفقًا محليًا مختلفًا.
خلف البرج، قد يتضمن الجريان المُمثَّل نقصًا في السرعة وتقلبات مرتبطة بذيل الجريان خلفه.
خلف البرج، قد يتضمن الجريان الممثَّل نقصًا في السرعة وتقلبات مرتبطة بأثره الهوائي. وقد تواجه شفرة تمر عبر تلك المنطقة ظروفًا تختلف عن ظروف الجريان المحيط.
يختلف ذلك الظل عن أثر الجريان الخاص بالدوار نفسه خلفه باتجاه الجريان. إن دليل الأثر الهوائي للدوار يصف مجالًا منفصلًا، بينما قد يكون لكليهما أهمية في نموذج يتضمن تفاعلهما.
04 / الدورية
يختلف عبور المقطع عن التحميل الإجمالي.
في حالة اضطراب بسيط ثابت مكانيًا، يكرر مقطع واحد ممثَّل من الشفرة مساره مرة واحدة في كل دورة.
في حالة اضطراب بسيط ثابت مكانيًا، يكرر مقطع واحد ممثَّل من الريشة مساره مرة واحدة في كل دورة. ويكون تردد مروره n/60 Hz عندما تكون n بوحدة rpm. وتقابل سرعة افتراضية قدرها 60 rpm تكرارًا واحدًا للمسار في الثانية.
إذا مرت B شفرات متماثلة بتباعد منتظم، فقد تتضمن بعض المساهمات المجمعة مكوّنًا يتكرر بمعدل مضاعف بمقدار B. ويتوقف ذلك على التناظر والكمية التي يجري تجميعها؛ ولا يمثل إعلانًا عن عدد شفرات MARSTON أو التردد الوحيد الممكن.
05 / السجل الزمني للقوة
التردد لا يحدد السعة.
يعدّل تغير الجريان المحلي السرعة النسبية وزاوية الهجوم، لذا تعتمد استجابة القوة على المقطع على الحالة الديناميكية الهوائية.
يغيّر التغير المحلي في الجريان السرعة النسبية وزاوية الهجوم، لذا تعتمد استجابة القوة على المقطع على الحالة الديناميكية الهوائية. وقد يختلف اضطرابان لهما تردد التكرار نفسه في المقدار والمدة والسجلات الزمنية للقوة الناتجة.
قد يضيف انفصال الجريان غير المستقر اعتمادًا على التاريخ السابق. أما دليل الانهيار الهوائي يوضح لماذا لا يلزم أن يتبع التعرض سريع التغير منحنى المعامل في الحالة المستقرة بدقة.
06 / استجابة هيكلية
الإثارة الدورية ليست تنبؤًا بالاهتزاز.
يستجيب الهيكل الداعم وفقًا لأنماطه وتخميده وقيوده.
يستجيب الهيكل الداعم وفقًا لأنماط اهتزازه وتخميده وقيوده. ولا يكفي تحديد مؤثر ديناميكي هوائي دوري لإثبات الانحراف الناتج أو الرنين أو آثار الكلال.
لا تُحدَّد هنا أي قيم فعلية لموضع دوار MARSTON أو سعة تأثير ظل البرج أو هامش التردد أو الحمل الدوري. وتشرح الصفحة العلاقة السببية من التدفق إلى التحميل دون تقديم تغيير في التركيب أو حد تشغيلي أو إجراء اختبار.
تابع المراجعة مع الجريان الخلفي لتوربينات الرياح الصغيرة: عجز السرعة والاختلاط والتعافي.
تابع المراجعة مع الانهيار الهوائي وانفصال التدفق في ريش توربينات الرياح.
تابع المراجعة مع أشكال أنماط اهتزاز شفرات توربينات الرياح والترددات الطبيعية.
معلومات عامة: OpenFAST: نماذج منفصلة لتأثير البرج وظل البرج · NREL: الاضطراب الديناميكي الهوائي الناجم عن البرج وشروط النموذج. 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 |
|---|---|---|
| تصميم | موضع الدوار بالنسبة إلى البرج وتدفق الهواء الوارد | الوضع أمام البرج باتجاه الرياح أو خلفه مع اتجاهها تعريفان هندسيان. |
| التأثير المحتمل | تمثيل مثالي لاضطراب الجريان بفعل جسم قريب | ليس تمثيلًا محلولًا تفصيليًا لأثر الجريان اللزج خلف البرج. |
| ظل البرج | تأثير أثر البرج الهوائي المُمثَّل في جهة المصب | يختلف عن الذيل الهوائي الخاص بالدوار نفسه. |
| n/60 | تردد تكرار مسار المقطع، Hz | لا يحدد سعة القوة. |
| استجابة هيكلية | الأنماط والتخميد والشروط الحدّية | مطلوب إلى جانب تردد الإثارة. |
أسئلة هندسية.
هل يمكن للبرج أن يؤثر في دوار يقع أمامه من جهة قدوم الرياح؟
قد يتعرض التدفق القريب للاضطراب في جهة المنبع؛ ويحدد النموذج والهندسة المنطبقان كيفية تمثيله.
هل ظل البرج هو أثر الجريان خلف الدوار؟
لا. إنها تشير إلى اضطرابات مرتبطة بأجزاء مختلفة من النظام.
هل ينطبق 60 rpm على نموذج MARSTON؟
لا. إنه تحويل افتراضي للتردد.
هل يكون التكرار بمقدار B مرات دائمًا تردد الحمل الوحيد؟
لا. تحدد الكمية المجمعة والتناظر المكونات التي تظهر.
هل يثبت الحمل الدوري حدوث الرنين؟
لا. تتطلب الأنماط الإنشائية والتخميد والإثارة تحليلًا خاصًا بها.
هل يحدد هذا ترتيبًا فعليًا للدوار؟
لا يُحدَّد هنا أي تكوين للمنتج يكون فيه الدوار أمام البرج أو خلفه بالنسبة إلى اتجاه الرياح.
استفسار فني
ناقش السؤال الفني.
يمكن أن يشوّش البرج الجريان الذي تواجهه شفرة دوّارة. شارك النموذج ومعلومات التشغيل أو التصميم ذات الصلة لمناقشة هندسية.