Tecnología / Guía técnica
Solidez del rotor eólico: área global, cuerda local y número de palas
La solidez del rotor expresa una densidad geométrica mediante una definición indicada. La cobertura del disco completo y la densidad local de cuerda respecto a la circunferencia son magnitudes distintas. Ninguna es un porcentaje de potencia eólica convertida en electricidad.
Indique qué área o estación radial representa la relación.
El número de palas entra en una definición geométrica junto con el tamaño de la pala. Contar las palas por sí solo no permite establecer la solidez ni comparar el comportamiento aerodinámico de rotores completos.
01 / Definición global
La solidez del disco completo utiliza una relación de áreas.
Para la definición geométrica del disco completo utilizada aquí, la solidez es la suma del área en planta de las palas dividida por el área del disco del rotor elegida.
Para la definición geométrica del disco completo utilizada aquí, la solidez es la suma del área en planta de las palas dividida por el área del disco del rotor elegida. Deben indicarse las convenciones de área en planta y de proyección. Esta relación describe la geometría, no el bloqueo sólido de todas las posibles trayectorias del flujo de aire.
A modo ilustrativo, un área total en planta de las palas de 3 m² sobre un disco de referencia de 30 m² da una solidez global de 0.10. Estas áreas son inventadas. No se asigna a ningún modelo de MARSTON un área de palas ni un número de palas.
02 / Definición local
La solidez local se refiere a una estación radial.
Para B palas idénticas con cuerda local c en el radio r, una definición anular habitual es σ_local = Bc/(2πr).
Para B palas idénticas con cuerda local c en el radio r, una definición anular habitual es σ_local = Bc/(2πr). Compara las anchuras de cuerda combinadas con la circunferencia en esa estación, suponiendo la geometría correspondiente de secciones repetidas.
La formulación BEM de NREL indica esta definición local. No es numéricamente intercambiable con la cobertura de área del disco completo; la cuerda y el radio locales pueden variar en un mismo rotor.
03 / Ejemplo
Una relación local no requiere un valor de potencia.
Para una sección hipotética de cuatro palas con c = 0.12 m en r = 1 m, la solidez local es 4 × 0.12 /(2π × 1), aproximadamente 0.0764.
Para una sección hipotética de cuatro palas con c = 0.12 m en r = 1 m, la solidez local es 4 × 0.12 /(2π × 1), aproximadamente 0.0764. El número de palas es un ejemplo, no una configuración de los productos actuales.
Cambiar la estación cambia la relación si varían la cuerda o el radio. Por tanto, un plano de rotor que indique un único σ debe identificar si representa una estación, un promedio o una definición global de áreas.
04 / Número de palas
Una comparación debe indicar qué se mantiene constante.
Aumentar B conservando la misma distribución de cuerda aumenta la solidez local.
Aumentar B conservando la misma distribución de cuerda aumenta la solidez local. Reducir la cuerda individual al aumentar B puede conservar la solidez local. Por tanto, más palas y mayor solidez no son afirmaciones equivalentes sin la restricción geométrica.
Incluso con la misma solidez, difieren el número finito de palas y su separación. Los modelos de carga local e interacción pueden responder de otra manera; relaciones geométricas iguales no demuestran fuerzas aerodinámicas ni comportamientos del rotor completo idénticos.
05 / Rendimiento
La solidez no es el área de barrido ni Cp.
El disco es el área de barrido de referencia; el área en planta de las palas aporta un numerador distinto.
El disco es el área de barrido de referencia; el área en planta de las palas aporta un numerador distinto. Cp describe un ámbito de conversión de energía, no una cobertura geométrica. No se puede introducir sin más una solidez mayor como eficiencia superior en una fórmula de potencia.
Los coeficientes de sección, el flujo relativo y las velocidades inducidas siguen rigiendo el cálculo de fuerzas. La explicación de BEM muestra por qué la geometría y el flujo siguen acoplados.
06 / Condiciones
Utilice la definición dentro de su ámbito geométrico.
Las palas no idénticas, la flecha, la proyección y las zonas excluidas en la raíz requieren una interpretación geométrica coherente.
Las palas no idénticas, la flecha, la proyección y las zonas excluidas en la raíz requieren una interpretación geométrica coherente. La fórmula local de palas idénticas es una convención del modelo, no una descripción completa de todas las formas posibles de rotor.
Los cinco diámetros nominales actuales de MARSTON solo establecen la geometría del disco a su nivel nominal indicado. No establecen el número de palas, las distribuciones de cuerda ni la solidez real; aquí no se afirma ningún número ni solidez óptimos.
Continúe la revisión con Teoría de cantidad de movimiento y elemento de pala: acoplamiento y supuestos.
Continúe la revisión con Efectos de punta y raíz del rotor eólico: qué representan las correcciones.
Continúe la revisión con Sustentación, resistencia y coeficientes de sección de la pala.
Información general: NREL: solidez local en una formulación BEM definida. Estas referencias explican conceptos del sector; son independientes de los documentos aplicables de productos y proyectos MARSTON.
Conceptos y condiciones principales.
Interprete cada magnitud con su referencia, sus unidades y las condiciones indicadas. Una relación general no establece un valor específico de un modelo.
| Concepto / magnitud | Significado / relación | Condiciones / límites |
|---|---|---|
| Solidez global | Suma de áreas en planta/área del disco de referencia | Indique la proyección y la definición de área. |
| Solidez local | Bc/(2πr) | Supone una geometría correspondiente de secciones idénticas. |
| B | Número de palas en el modelo definido | El número por sí solo no determina la solidez. |
| c y r | Cuerda y radio de la estación, m | Su variación cambia la relación local. |
| Cp | Coeficiente de conversión de potencia | Magnitud física distinta de la solidez. |
Preguntas de ingeniería.
¿Es la solidez una eficiencia?
No. Es una relación geométrica definida.
¿Son iguales los valores de solidez global y local?
En general no; utilizan definiciones distintas del numerador y el denominador.
¿Más palas siempre significa mayor solidez?
Solo cuando se mantiene fija la geometría pertinente de la pala.
¿Implica la misma solidez una aerodinámica idéntica?
No. El número de palas, las propiedades de las secciones y las interacciones del flujo pueden diferir.
¿Están confirmadas cuatro palas para MARSTON?
No. Las cuatro palas aparecen solo en el ejemplo local hipotético.
¿Permite el diámetro nominal por sí solo conocer la solidez?
No. También se necesitan la geometría de pala aplicable y la definición.
Consulta técnica
Comente la cuestión técnica.
La solidez del rotor expresa una densidad geométrica mediante una definición indicada. Comparta el modelo y la información de operación o diseño aplicable para una discusión de ingeniería.