Tecnologia / Guida tecnica
Solidità del rotore eolico: area globale, corda locale e numero di pale
La solidità del rotore esprime una densità geometrica secondo una definizione dichiarata. La copertura dell'intero disco e la densità locale corda/circonferenza sono grandezze diverse. Nessuna delle due è una percentuale della potenza del vento convertita in elettricità.
Dichiarare quale area o stazione radiale rappresenta il rapporto.
Il numero di pale entra in una definizione geometrica insieme alle dimensioni delle pale. Il solo conteggio non può stabilire la solidità né confrontare il comportamento aerodinamico di rotori completi.
01 / Definizione globale
La solidità dell'intero disco usa un rapporto fra aree.
Per la definizione geometrica dell'intero disco usata qui, la solidità è la somma delle aree in pianta delle pale divisa per l'area del disco del rotore scelto.
Per la definizione geometrica dell'intero disco usata qui, la solidità è la somma delle aree in pianta delle pale divisa per l'area del disco del rotore scelto. Le convenzioni dell'area in pianta e della proiezione vanno dichiarate. Il rapporto descrive la geometria, non il blocco solido di ogni possibile percorso del flusso d'aria.
Come esempio, un'area totale in pianta delle pale di 3 m² su un disco di riferimento di 30 m² dà una solidità globale di 0.10. Le aree sono inventate. Non si assegna alcuna area di pala o numero di pale a un modello MARSTON.
02 / Definizione locale
La solidità locale si riferisce a una stazione radiale.
Per B pale identiche con corda locale c al raggio r, una comune definizione anulare è σ_local = Bc/(2πr).
Per B pale identiche con corda locale c al raggio r, una comune definizione anulare è σ_local = Bc/(2πr). Confronta la somma delle larghezze di corda con la circonferenza in quella stazione, assumendo la corrispondente geometria delle sezioni ripetute.
La formulazione BEM di NREL enuncia questa definizione locale. Non è numericamente intercambiabile con la copertura dell'intero disco; corda locale e raggio possono variare sullo stesso rotore.
03 / Esempio
Un rapporto locale non richiede un valore di potenza.
Per una sezione ipotetica a quattro pale con c = 0.12 m al raggio r = 1 m, la solidità locale è 4 × 0.12 /(2π × 1), circa 0.0764.
Per una sezione ipotetica a quattro pale con c = 0.12 m al raggio r = 1 m, la solidità locale è 4 × 0.12 /(2π × 1), circa 0.0764. Il numero di pale è un esempio, non una configurazione dei prodotti attuali.
Cambiare stazione modifica il rapporto se cambiano corda o raggio. Un disegno del rotore che riporta un solo σ deve quindi indicare se rappresenta una stazione, una media o una definizione globale basata sulle aree.
04 / Numero di pale
Un confronto deve dichiarare cosa resta costante.
Aumentare B mantenendo la stessa distribuzione di corda aumenta la solidità locale.
Aumentare B mantenendo la stessa distribuzione di corda aumenta la solidità locale. Ridurre la corda individuale aumentando B può mantenere invariata la solidità locale. Quindi più pale e maggiore solidità non sono affermazioni equivalenti senza il vincolo sulla geometria.
Anche a pari solidità, numero finito di pale e distanza fra esse differiscono. I modelli di carico locale e interazione possono rispondere diversamente; rapporti geometrici uguali non dimostrano forze aerodinamiche o comportamento del rotore completo identici.
05 / Prestazioni
La solidità non è l'area spazzata né Cp.
Il disco è l'area spazzata di riferimento; l'area in pianta delle pale fornisce un numeratore diverso.
Il disco è l'area spazzata di riferimento; l'area in pianta delle pale fornisce un numeratore diverso. Cp descrive un ambito di conversione energetica, non una copertura geometrica. Non si può semplicemente inserire una maggiore solidità come maggiore efficienza in una formula di potenza.
Coefficienti di sezione, flusso relativo e velocità indotte continuano a governare il calcolo delle forze. La spiegazione BEM mostra perché geometria e flusso restano accoppiati.
06 / Condizioni
Usare la definizione entro il suo ambito geometrico.
Pale non identiche, freccia, proiezione ed esclusioni alla radice richiedono un'interpretazione geometrica coerente.
Pale non identiche, freccia, proiezione ed esclusioni alla radice richiedono un'interpretazione geometrica coerente. La formula locale per pale identiche è una convenzione di modello, non una descrizione completa di ogni possibile forma di rotore.
I cinque diametri nominali MARSTON attuali stabiliscono la geometria del disco soltanto al livello nominale dichiarato. Non stabiliscono numero di pale, distribuzioni di corda o solidità reale; qui non si rivendicano un numero o una solidità ottimali.
Prosegui la verifica con Teoria della quantità di moto e dell'elemento di pala: accoppiamento e ipotesi.
Prosegui la verifica con Effetti di estremità e radice del rotore: cosa rappresentano le correzioni.
Prosegui la verifica con Portanza, resistenza e coefficienti di sezione delle pale eoliche.
Informazioni generali: NREL: solidità locale in una formulazione BEM definita. 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 |
|---|---|---|
| Solidità globale | Somma delle aree in pianta / area del disco di riferimento | Dichiarare la proiezione e la definizione dell'area. |
| Solidità locale | Bc/(2πr) | Assume la corrispondente geometria di sezioni identiche. |
| B | Numero di pale nel modello definito | Il solo numero di pale non determina la solidità. |
| c e r | Corda e raggio della stazione, m | La loro variazione modifica il rapporto locale. |
| Cp | Coefficiente di conversione della potenza | Grandezza fisica diversa dalla solidità. |
Domande ingegneristiche.
La solidità è un'efficienza?
No. È un rapporto geometrico definito.
Solidità globale e locale hanno lo stesso valore?
Non in generale; usano definizioni diverse del numeratore e del denominatore.
Più pale significano sempre maggiore solidità?
Solo se la geometria pertinente delle pale resta fissa.
Pari solidità implica un'aerodinamica identica?
No. Possono differire numero di pale, proprietà di sezione e interazioni del flusso.
Quattro pale sono confermate per MARSTON?
No. Quattro pale compaiono soltanto nell'esempio locale ipotetico.
Il solo diametro nominale può dare la solidità?
No. Servono anche geometria delle pale e definizione applicabili.
Richiesta tecnica
Discutere la questione tecnica.
La solidità del rotore esprime una densità geometrica secondo una definizione dichiarata. Condividi il modello e le informazioni operative o progettuali applicabili per una discussione ingegneristica.