Tecnologia / Guida tecnica
Stallo aerodinamico e separazione del flusso sulle pale eoliche
Lo stallo aerodinamico riguarda la risposta di flusso e forze allo stato di una sezione. Non equivale all'arresto del rotore, a un intervento elettrico o a uno specifico concetto di controllo del passo. Nemmeno la separazione significa che ogni forza aerodinamica diventi nulla.
Seguire lo stato del flusso anziché una sola etichetta angolare.
L'angolo d'attacco conta attraverso la sezione reale e le condizioni. Flusso stazionario e rapidamente variabile possono produrre storie delle forze diverse a un angolo istantaneo simile.
01 / Separazione
Il flusso vicino alla superficie può distaccarsi dal contorno.
Lo strato limite risponde alle variazioni di pressione lungo una superficie.
Lo strato limite risponde alle variazioni di pressione lungo una superficie. Nelle condizioni che causano separazione, il flusso vicino alla superficie non segue più il contorno come nel flusso aderente. La distribuzione risultante di pressione e taglio modifica la forza aerodinamica.
La trattazione NASA dell'inclinazione collega il flusso separato alla difficoltà di prevedere portanza e resistenza. Questo cambiamento fisico non va ridotto a una soglia angolare universale comune a ogni profilo, numero di Reynolds o stato superficiale.
02 / Risposta della forza
Lo stallo non elimina semplicemente tutta la portanza.
Una sezione in stallo può avere portanza inferiore al picco precedente e resistenza maggiore, pur sostenendo forze aerodinamiche.
Una sezione in stallo può avere portanza inferiore al picco precedente e resistenza maggiore, pur sostenendo forze aerodinamiche. La storia delle forze dipende dal profilo e dalle condizioni. «Non produce più portanza utile» non va interpretato come forza nulla ovunque.
Nel rotore, le variazioni di direzione e modulo delle forze modificano le componenti normali e tangenziali. Una descrizione dello stallo di sezione da sola non stabilisce quanto rapidamente rallenti il rotore completo né quale potenza elettrica ne risulti.
03 / Polare statica
Una curva stazionaria rappresenta condizioni dichiarate.
Una polare stazionaria collega i coefficienti all'angolo dopo che lo stato di flusso rappresentato si è stabilito.
Una polare stazionaria collega i coefficienti all'angolo dopo che lo stato di flusso rappresentato si è stabilito. Mantiene dipendenze da profilo, numero di Reynolds e condizioni superficiali. Una relazione lineare generica della portanza non si può estrapolare attraverso la separazione come se il flusso restasse aderente.
Nemmeno l'angolo di portanza massima è un limite universale di prodotto. Il suo significato deve restare associato alle condizioni rappresentate dalla curva, senza essere copiato in una regola operativa del rotore.
04 / Risposta dinamica
Un flusso variabile può generare ritardo e isteresi.
Quando il flusso o l'angolo cambiano abbastanza rapidamente, la risposta della sezione può dipendere dallo stato precedente.
Quando il flusso o l'angolo cambiano abbastanza rapidamente, la risposta della sezione può dipendere dallo stato precedente. Separazione e riattacco non seguono necessariamente lo stesso percorso. Un ciclo nella rappresentazione coefficiente-angolo esprime questa dipendenza dalla storia.
La documentazione OpenFAST sull'aerodinamica non stazionaria tratta lo stallo dinamico separatamente dai dati stazionari di sezione. Lo stesso angolo istantaneo può quindi corrispondere a forze diverse nelle fasi crescente e decrescente di una storia di moto definita.
05 / Scala temporale
Un ingresso variabile non si descrive con il solo valore finale.
La scala di attraversamento della corda c/W confronta la lunghezza di una sezione con la velocità del flusso relativa alla sezione.
La scala di attraversamento della corda c/W confronta la lunghezza di una sezione con la velocità del flusso relativa alla sezione. Per c = 0.20 m e W = 10 m/s ipotetici, la scala è 0.020 s. Non è una previsione del ritardo di stallo né un tempo di controllo della turbina.
Oltre all'angolo finale contano velocità di variazione e storia. La spiegazione del flusso relativo descrive come variazioni della rotazione o del flusso in ingresso possano cambiare l'angolo della sezione.
06 / Distinzione a livello di sistema
Un fenomeno fisico di stallo non è una dichiarazione di controllo.
Un progetto può sfruttare o evitare aspetti dello stallo, ma tale strategia richiede una propria attuazione definita.
Un progetto può sfruttare o evitare aspetti dello stallo, ma tale strategia richiede una propria attuazione definita. Passo fisso, passo variabile e imbardata elettrica non dimostrano, singolarmente, uno schema specifico di limitazione della potenza basato sullo stallo.
Questa pagina non assegna un angolo di stallo, un profilo alare, una riduzione di forza o un algoritmo di controllo MARSTON. Spiega perché i dati dei coefficienti richiedono le condizioni e, quando pertinente, una descrizione dipendente dal tempo.
Prosegui la verifica con Flusso relativo e angolo d'attacco delle pale eoliche.
Prosegui la verifica con Portanza, resistenza e coefficienti di sezione delle pale eoliche.
Prosegui la verifica con Numero di Reynolds delle pale di piccole turbine eoliche e similitudine del flusso.
Informazioni generali: NASA Glenn: effetti della separazione e dell'inclinazione · OpenFAST: separazione non stazionaria, stallo dinamico e isteresi. Questi riferimenti spiegano concetti del settore; sono distinti dai documenti MARSTON di prodotto e di progetto applicabili.
Concetti e condizioni fondamentali.
Leggere ogni grandezza insieme al riferimento, alle unità e alle condizioni dichiarate. Una relazione generale non stabilisce un valore specifico di un modello.
| Concetto / grandezza | Significato / relazione | Condizioni / limiti |
|---|---|---|
| Separazione | Flusso vicino alla superficie che si allontana dal contorno | Modifica la distribuzione di pressione e taglio. |
| Polare statica | Coefficienti per una condizione stazionaria dichiarata | Non estrapolare indefinitamente una relazione lineare riferita al flusso aderente. |
| Stallo dinamico | Risposta non stazionaria dipendente dalla storia | Angoli istantanei uguali non danno necessariamente forze uguali. |
| c/W | Scala temporale di attraversamento della corda, s | Non è un ritardo universale né un'impostazione di controllo. |
| Risposta del sistema | Comportamento del rotore ed elettrico | Non è stabilito dal solo stallo di sezione. |
Domande ingegneristiche.
Stallo significa che il rotore si ferma?
No. Descrive uno stato aerodinamico, non l'arresto della macchina completa.
Una sezione in stallo non sostiene alcuna forza?
No. Portanza e resistenza possono rimanere significative anche oltre un picco di portanza.
Un angolo di stallo vale per tutte le sezioni?
No. Possono contare geometria, numero di Reynolds, superficie e storia.
Una polare stazionaria può prevedere ogni transitorio?
Non necessariamente; stato non stazionario e isteresi richiedono un proprio trattamento.
0.020 s è un ritardo di stallo reale?
No. È soltanto una scala ipotetica di attraversamento della corda.
L'imbardata elettrica dimostra una regolazione tramite stallo?
No. Una strategia di controllo non si deduce dalla funzione di imbardata.
Richiesta tecnica
Discutere la questione tecnica.
Lo stallo aerodinamico riguarda la risposta di flusso e forze allo stato di una sezione. Condividi il modello e le informazioni operative o progettuali applicabili per una discussione ingegneristica.