Tecnologia / Guida tecnica
Flusso relativo e angolo d'attacco delle pale eoliche
La velocità dell'aria vista da una sezione di pala in movimento è diversa dalla velocità del vento vista dal suolo. L'angolo d'attacco appartiene a quel flusso relativo locale e non si ricava quindi direttamente dall'orientamento della navicella o da una freccia del vento stazionaria.
Sottrarre il moto prima di confrontare gli angoli.
Usare un sistema di riferimento comune per le velocità dell'aria e della sezione. La loro differenza vettoriale stabilisce il flusso visto dalla sezione; il suo orientamento rispetto alla corda stabilisce l'angolo d'attacco.
01 / Sistema di riferimento
La velocità relativa è una differenza vettoriale.
Siano U la velocità dell'aria e v la velocità della sezione, entrambe espresse nello stesso sistema inerziale.
Siano U la velocità dell'aria e v la velocità della sezione, entrambe espresse nello stesso sistema inerziale. La velocità dell'aria relativa alla sezione è W = U − v. Sottrarne invece i moduli eliminerebbe la direzione e darebbe in generale un risultato diverso.
La spiegazione NASA della velocità relativa distingue il vento al suolo dal moto dell'aria relativo a un corpo in movimento. Una pala rotante aggiunge una velocità di sezione diversa a ogni raggio; il calcolo deve quindi seguire una sezione specifica anziché il solo centro del rotore.
02 / Componenti locali
La rotazione aggiunge un contributo tangenziale.
In un esempio semplificato e allineato, scegliamo x lungo il flusso assiale positivo dell'aria e t lungo il moto positivo della sezione.
In un esempio semplificato e allineato, scegliamo x lungo il flusso assiale positivo dell'aria e t lungo il moto positivo della sezione. Se U = (6, 0) m/s e v = (0, 8) m/s, allora W = (6, −8) m/s in tali assi.
Il modulo della velocità relativa è 10 m/s, non 6 m/s né 6 − 8 m/s. Questi valori inventati omettono l'induzione e altri moti. Illustrano il calcolo vettoriale senza descrivere una pala MARSTON in funzione.
03 / Direzione del flusso
L'angolo richiede una linea di riferimento identificata.
In quell'esempio, l'angolo acuto fra W e la direzione tangenziale negativa è arctan(6/8), circa 36.9°.
In quell'esempio, l'angolo acuto fra W e la direzione tangenziale negativa è arctan(6/8), circa 36.9°. Misurando dalla direzione assiale si ottiene un angolo diverso. Entrambi possono descrivere lo stesso vettore se le convenzioni sono esplicite.
Un simbolo dell'angolo di afflusso richiede quindi direzione zero e segno. Un valore positivo in una convenzione di coordinate della pala non è automaticamente positivo in un'altra. Il vettore fisico deve restare invariato quando si trasformano le coordinate.
04 / Confronto con la corda
L'angolo d'attacco combina geometria e flusso.
In una convenzione bidimensionale di sezione definita, l'angolo d'attacco confronta la corda locale orientata con W.
In una convenzione bidimensionale di sezione definita, l'angolo d'attacco confronta la corda locale orientata con W. Se l'angolo di afflusso φ e l'impostazione della corda β condividono un riferimento e un segno scelti in modo che α = φ − β, la relazione è una sottrazione geometrica.
Non significa che passo, svergolamento e angolo d'attacco siano intercambiabili. La geometria incorporata può restare fissa mentre φ cambia con il flusso o la rotazione. Viceversa, cambiare una regolazione geometrica modifica α soltanto in combinazione con il flusso relativo corrente.
05 / Tre dimensioni
Un modello di sezione usa una proiezione.
La spiegazione OpenFAST delle coordinate del profilo definisce portanza, resistenza e angolo d'attacco di sezione usando il flusso relativo proiettato in un piano bidimensionale locale.
La spiegazione OpenFAST delle coordinate del profilo definisce portanza, resistenza e angolo d'attacco di sezione usando il flusso relativo proiettato in un piano bidimensionale locale. Il flusso lungo l'apertura resta parte della situazione tridimensionale complessiva, anche quando un modello di sezione non lo rappresenta esplicitamente.
Flusso disallineato in imbardata, deformazione e velocità indotte possono modificare le componenti locali. Il semplice esempio a due componenti non ne stabilisce l'entità né sostituisce un modello che includa i moti e le ipotesi di flusso pertinenti.
06 / Significato
Un calcolo delle direzioni non è una polare aerodinamica.
Conoscere α non determina da solo portanza, resistenza o potenza erogata.
Conoscere α non determina da solo portanza, resistenza o potenza erogata. Queste grandezze dipendono anche dalla sezione e dalle condizioni del flusso. La guida ai coefficienti spiega il passaggio fisico successivo.
Questa pagina definisce la geometria del flusso locale senza assegnare un profilo alare, una configurazione del passo, un intervallo angolare o una legge di controllo reali MARSTON. La guida alla geometria della pala già esistente tratta le distinte grandezze del disegno.
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Approfondisci il flusso locale con densità dell'aria e relativi dati ambientali e grandezze di pressione dinamica e statica.
Informazioni generali: NASA Glenn: velocità relativa e sistemi di riferimento · OpenFAST: piano locale del profilo e proiezione del flusso relativo. 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 |
|---|---|---|
| U | Velocità dell'aria nel sistema scelto, m/s | Conservare direzione e riferimento. |
| v | Velocità della specifica sezione di pala, m/s | Usare lo stesso sistema di riferimento di U. |
| W | U − v, velocità relativa dell'aria | Una differenza vettoriale, non una sottrazione di moduli delle velocità. |
| φ e β | Angoli di flusso e corda in coordinate definite | Condividere i riferimenti prima di sottrarre. |
| α | Angolo fra corda e flusso relativo | Da solo non determina la forza. |
Domande ingegneristiche.
La velocità del vento al suolo è la velocità relativa della sezione?
Di solito no. Il moto della sezione e il flusso indotto pertinente modificano la velocità relativa.
Posso sottrarre i moduli delle velocità?
Non in generale; le velocità vanno sottratte come vettori nello stesso sistema di riferimento.
Perché la velocità dell'esempio è 10 m/s?
Le componenti perpendicolari di 6 e −8 m/s danno √(6²+8²).
Il passo è uguale all'angolo d'attacco?
No. L'angolo d'attacco dipende anche dal flusso d'aria relativo locale.
α = φ − β è una notazione universale?
Solo con riferimenti angolari e segni compatibili ed esplicitamente definiti.
Questo identifica gli angoli reali dei modelli?
No. Spiega una relazione di coordinate e un esempio ipotetico.
Richiesta tecnica
Discutere la questione tecnica.
La velocità dell'aria vista da una sezione di pala in movimento è diversa dalla velocità del vento vista dal suolo. Condividi il modello e le informazioni operative o progettuali applicabili per una discussione ingegneristica.