Technologie / Technischer Leitfaden
Füllungsgrad des Windrotors: Gesamtfläche, lokale Profiltiefe und Blattzahl
Der Rotorfüllungsgrad drückt eine geometrische Dichte über eine genannte Definition aus. Die Flächenbelegung der gesamten Scheibe und die lokale Profiltiefe im Verhältnis zum Umfang sind unterschiedliche Größen. Keine davon ist ein Prozentsatz der in Strom umgewandelten Windleistung.
Angeben, welche Fläche oder radiale Station das Verhältnis darstellt.
Die Blattzahl geht zusammen mit der Blattgröße in eine geometrische Definition ein. Das Zählen der Blätter allein kann weder den Füllungsgrad bestimmen noch das aerodynamische Verhalten vollständiger Rotoren vergleichen.
01 / Globale Definition
Der Füllungsgrad der gesamten Scheibe verwendet ein Flächenverhältnis.
Nach der hier verwendeten globalen geometrischen Definition ist der Füllungsgrad die summierte Blattgrundrissfläche geteilt durch die gewählte Rotorscheibenfläche.
Nach der hier verwendeten globalen geometrischen Definition ist der Füllungsgrad die summierte Blattgrundrissfläche geteilt durch die gewählte Rotorscheibenfläche. Die Grundriss- und Projektionskonventionen müssen angegeben werden. Dieses Verhältnis beschreibt Geometrie, keine feste Blockierung jedes möglichen Strömungswegs.
Als Beispiel ergibt eine gesamte Blattgrundrissfläche von 3 m² über einer Bezugsscheibe von 30 m² einen globalen Füllungsgrad von 0.10. Diese Flächen sind erfunden. Keinem MARSTON-Modell werden eine Blattfläche oder eine Blattzahl zugewiesen.
02 / Lokale Definition
Der lokale Füllungsgrad bezieht sich auf eine radiale Station.
Für B identische Blätter mit lokaler Profiltiefe c am Radius r lautet eine gebräuchliche ringbezogene Definition σ_local = Bc/(2πr).
Für B identische Blätter mit lokaler Profiltiefe c am Radius r lautet eine gebräuchliche ringbezogene Definition σ_local = Bc/(2πr). Sie vergleicht die summierten Profiltiefen mit dem Umfang an dieser Station und setzt die entsprechende Geometrie wiederholter Querschnitte voraus.
Die NREL-BEM-Formulierung gibt diese lokale Definition an. Sie ist numerisch nicht mit der Flächenbelegung der gesamten Scheibe austauschbar; lokale Profiltiefe und Radius können über denselben Rotor hinweg variieren.
03 / Beispiel
Ein lokales Verhältnis benötigt keinen Leistungswert.
Für einen hypothetischen Vierblatt-Querschnitt mit c = 0.12 m bei r = 1 m beträgt der lokale Füllungsgrad 4 × 0.12 /(2π × 1), ungefähr 0.0764.
Für einen hypothetischen Vierblatt-Querschnitt mit c = 0.12 m bei r = 1 m beträgt der lokale Füllungsgrad 4 × 0.12 /(2π × 1), ungefähr 0.0764. Die Blattzahl ist ein Beispiel, keine aktuelle Produktkonfiguration.
Ändert sich die Station, ändert sich das Verhältnis, sofern Profiltiefe oder Radius wechseln. Eine Rotorzeichnung mit einem angegebenen σ sollte daher benennen, ob es für eine Station, einen Mittelwert oder eine globale Flächendefinition steht.
04 / Blattzahl
Ein Vergleich muss benennen, was konstant bleibt.
Wird B bei gleicher Profiltiefenverteilung erhöht, steigt der lokale Füllungsgrad.
Wird B bei gleicher Profiltiefenverteilung erhöht, steigt der lokale Füllungsgrad. Wird die einzelne Profiltiefe bei steigender Blattzahl B verringert, kann der Füllungsgrad erhalten bleiben. Mehr Blätter und größerer Füllungsgrad sind daher ohne die Geometriebedingung keine gleichbedeutenden Aussagen.
Auch bei gleichem Füllungsgrad unterscheiden sich endliche Blattzahl und Blattabstände. Lokale Belastungs- und Wechselwirkungsmodelle können unterschiedlich reagieren; gleiche geometrische Verhältnisse belegen keine identischen aerodynamischen Kräfte oder gleiches Gesamtrotorverhalten.
05 / Leistungsbewertung
Füllungsgrad ist weder überstrichene Fläche noch Cp.
Die Scheibe ist die überstrichene Bezugsfläche; die Blattgrundrissfläche liefert einen anderen Zähler.
Die Scheibe ist die überstrichene Bezugsfläche; die Blattgrundrissfläche liefert einen anderen Zähler. Cp beschreibt eine Energieumwandlungsgrenze, keine geometrische Flächenbelegung. Ein höherer Füllungsgrad darf nicht einfach als höherer Wirkungsgrad in eine Leistungsformel eingesetzt werden.
Profilbeiwerte, Relativströmung und induzierte Geschwindigkeiten bestimmen weiterhin die Kraftberechnung. Die BEM-Erklärung zeigt, warum Geometrie und Strömung gekoppelt bleiben.
06 / Bedingungen
Die Definition innerhalb ihres geometrischen Geltungsbereichs verwenden.
Nicht identische Blätter, Pfeilung, Projektion und Aussparungen an der Wurzel erfordern eine konsistente geometrische Einordnung.
Nicht identische Blätter, Pfeilung, Projektion und Aussparungen an der Wurzel erfordern eine konsistente geometrische Einordnung. Die lokale Formel für identische Blätter ist eine Modellkonvention und keine vollständige Beschreibung jeder möglichen Rotorform.
Die fünf aktuellen MARSTON-Nenndurchmesser bestimmen die Scheibengeometrie nur auf der angegebenen nominalen Ebene. Sie bestimmen weder Blattzahl noch Profiltiefenverteilungen oder tatsächlichen Füllungsgrad; hier wird keine optimale Blattzahl oder kein optimaler Füllungsgrad behauptet.
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Allgemeiner Hintergrund: NREL: Lokaler Füllungsgrad in einer definierten BEM-Formulierung. Diese Quellen erläutern Branchenkonzepte; sie sind von den geltenden MARSTON-Produkt- und Projektunterlagen zu unterscheiden.
Zentrale Begriffe und Bedingungen.
Lesen Sie jede Größe mit ihrem Bezug, ihren Einheiten und den genannten Bedingungen. Ein allgemeiner Zusammenhang legt keinen modellspezifischen Wert fest.
| Begriff / Größe | Bedeutung / Zusammenhang | Bedingungen / Grenzen |
|---|---|---|
| Globaler Füllungsgrad | Summierte Blattgrundrissfläche/Bezugsfläche der Scheibe | Projektion und Flächendefinition angeben. |
| Lokaler Füllungsgrad | Bc/(2πr) | Setzt eine entsprechende identische Profilgeometrie voraus. |
| B | Blattzahl im definierten Modell | Die Blattzahl allein bestimmt den Füllungsgrad nicht. |
| c und r | Profiltiefe und Stationsradius, m | Ihre Änderung verändert das lokale Verhältnis. |
| Cp | Leistungsumwandlungsbeiwert | Andere physikalische Größe als der Füllungsgrad. |
Technische Fragen.
Ist der Füllungsgrad ein Wirkungsgrad?
Nein. Er ist ein definiertes geometrisches Verhältnis.
Sind globaler und lokaler Füllungsgrad dieselbe Zahl?
Im Allgemeinen nicht; sie verwenden unterschiedliche Definitionen von Zähler und Nenner.
Bedeuten mehr Blätter immer einen höheren Füllungsgrad?
Nur wenn die betreffende Blattgeometrie konstant gehalten wird.
Bedeutet gleicher Füllungsgrad identische Aerodynamik?
Nein. Blattzahl, Profileigenschaften und Strömungswechselwirkungen können unterschiedlich sein.
Sind vier Blätter für MARSTON bestätigt?
Nein. Vier Blätter kommen nur im hypothetischen lokalen Beispiel vor.
Reicht der Nenndurchmesser allein zur Bestimmung des Füllungsgrads?
Nein. Auch die anwendbare Blattgeometrie und Definition werden benötigt.
Technische Anfrage
Die technische Frage besprechen.
Der Rotorfüllungsgrad drückt eine geometrische Dichte über eine genannte Definition aus. Teilen Sie Modell und anwendbare Betriebs- oder Auslegungsinformationen für ein technisches Gespräch mit.