Tecnologia / Guida tecnica
Media spaziale sul rotore: vento puntuale, media d'area e velocità equivalente
Un rotore incontra un campo distribuito su un'area, mentre una lettura del vento appartiene a una posizione. La media spaziale condensa quel campo per uno scopo definito. Una velocità vettoriale media, una media dei moduli della velocità e uno scalare equivalente energetico non sono necessariamente intercambiabili.
Scegliere cosa si vuole conservare con la media.
Una media è un'operazione applicata a una grandezza specificata su una regione specificata. Esplicitare pesi d'area e direzione spiega cosa si conserva e quali informazioni sul campo nel piano del rotore si eliminano.
01 / Punto e area
Una posizione non rappresenta ogni punto.
Una lettura puntuale può differire dai valori vicini per gradiente, turbolenza o un disturbo non uniforme.
Una lettura puntuale può differire dai valori vicini per gradiente, turbolenza o un disturbo non uniforme. Una media d'area rappresenta i valori su un piano scelto. Vanno dichiarati piano geometrico, direzioni delle coordinate e istante o base della media temporale.
Un valore alla posizione del mozzo non è automaticamente la media sul piano del rotore. Analogamente, la media sul piano del rotore non è la velocità incontrata da ogni sezione mobile della pala. La guida al flusso relativo tratta quella distinta grandezza locale nel sistema di riferimento in movimento.
02 / Pesi d'area
Usare la regione rappresentata da ogni valore.
Per valori scalari Uj che rappresentano sottoaree Aj, una media ponderata per area è Σ(Aj Uj)/ΣAj.
Per valori scalari Uj che rappresentano sottoaree Aj, una media ponderata per area è Σ(Aj Uj)/ΣAj. Pesi numerici uguali sono equivalenti solo quando le sottoaree rappresentate sono uguali. Una raccolta più fitta in una regione non deve farle occupare accidentalmente una maggiore area fisica.
Un disco ipotetico diviso in regioni di uguale area a 6 e 10 m/s ha media 8 m/s. Se invece la regione a 6 m/s occupa tre quarti dell'area, le stesse due velocità danno 7 m/s. I pesi spaziali cambiano il risultato senza modificare alcuna lettura locale.
03 / Vettori
Mediare le componenti prima di interpretare la direzione.
Per una media vettoriale, ogni componente della velocità riceve gli stessi pesi d'area coerenti.
Per una media vettoriale, ogni componente della velocità riceve gli stessi pesi d'area coerenti. Calcolare poi il modulo è generalmente diverso dal mediare i moduli locali. Le differenze di direzione possono compensarsi parzialmente anche quando i moduli locali della velocità restano elevati.
Per vettori di uguale area (6,2) e (6,−2) m/s, la media vettoriale è (6,0), con modulo 6 m/s. Ogni modulo locale è circa 6.32 m/s. Questa geometria inventata illustra una differenza di definizione, non una registrazione del flusso MARSTON.
04 / Scalare equivalente
Una media cubica conserva una grandezza diversa.
Per flusso parallelo normale all'area, densità uniforme e velocità locali non negative, definire Ueq = [Σ(Aj Uj³)/ΣAj]^(1/3).
Per flusso parallelo normale all'area, densità uniforme e velocità locali non negative, definire Ueq = [Σ(Aj Uj³)/ΣAj]^(1/3). Conserva il flusso di energia cinetica integrato sull'area di quella particolare rappresentazione del flusso in ingresso; non è la media aritmetica.
L'esempio 6/10 m/s con aree uguali ha una media cubica di circa 8.47 m/s, rispetto alla media aritmetica di 8 m/s. Il flusso obliquo richiede il fattore appropriato di flusso normale oltre al modulo della velocità. Nessuno scalare equivalente qui prevede la potenza elettrica erogata o modifica una curva di potenza reale.
05 / Grandezza del modello
Una media di simulazione ha un ruolo fisico definito.
La documentazione FAST.Farm definisce una velocità relativa media sul disco del rotore e ne distingue la componente normale al disco.
La documentazione FAST.Farm definisce una velocità relativa media sul disco del rotore e ne distingue la componente normale al disco. È un ingresso o un aggregato definito del modello, non un'autorizzazione a considerare ogni possibile media come lo stesso numero.
Una componente normale può servire a una normalizzazione di quantità di moto o carico, mentre un calcolo locale di sezione mantiene altre componenti. Le medie eliminano anche i dettagli spaziali: due campi con medie identiche possono distribuire velocità più alte e più basse diversamente lungo la traiettoria della pala.
06 / Perdita di informazioni
Tenere separata la media spaziale da quella temporale.
La media temporale segue una grandezza nel tempo; la media d'area combina posizioni spaziali simultanee.
La media temporale segue una grandezza nel tempo; la media d'area combina posizioni spaziali simultanee. Applicarle entrambe richiede di dichiararne l'ordine e ogni operazione non lineare intermedia. La guida alle medie non lineari spiega perché elevare al cubo cambia questa questione.
Questa pagina non fornisce una procedura di campionamento sul piano del rotore, un algoritmo di vento equivalente di prodotto o una stima di produzione MARSTON. Spiega scelte di rappresentazione; il solo diametro nominale del rotore non ricostruisce un campo spaziale reale di velocità né la sua interazione con la macchina.
Guide tecniche correlate: Densità dell'aria per l'eolico: temperatura, pressione e umidità · Spettri della turbolenza eolica, scale temporali e spaziali · Medie non lineari: perché elevare al cubo la media cambia il risultato.
Informazioni generali: OpenFAST FAST.Farm: grandezze definite del flusso relativo medio sul disco. 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 |
|---|---|---|
| Valore puntuale | Una posizione e una base temporale | Non è automaticamente la media sul disco. |
| Media d'area | ΣAjUj / ΣAj | I pesi rappresentano sottoaree fisiche. |
| Media vettoriale | Media ponderata delle componenti | Calcolare il modulo dopo la media dà un risultato diverso. |
| Equivalente cubico | [ΣAjUj³ / ΣAj]^(1/3) | Flusso parallelo normale e densità uniforme. |
| Velocità normale | Componente perpendicolare al disco | Distinta dal modulo completo della velocità. |
Domande ingegneristiche.
Una lettura al mozzo è uguale alla media sul piano del rotore?
Solo nelle condizioni che rendono valida quella rappresentazione; non è un'identità.
Sottoaree disuguali possono avere pesi uguali?
In generale rappresenterebbe una media fisica diversa.
La velocità scalare media è il modulo della velocità vettoriale media?
Non in generale. Le variazioni di direzione le rendono diverse.
La velocità cubica equivalente è una previsione della potenza del prodotto?
No. Conserva soltanto la rappresentazione specificata del flusso energetico della corrente in ingresso.
Due campi possono avere la stessa media ma caricare diversamente una pala?
Sì. La media elimina informazioni sulla distribuzione spaziale e sulla collocazione temporale.
Le medie spaziali e temporali sono la stessa operazione?
No. Combinano valori su domini diversi e richiedono definizioni esplicite.
Richiesta tecnica
Discutere la questione tecnica.
Un rotore incontra un campo distribuito su un'area, mentre una lettura del vento appartiene a una posizione. Condividi il modello e le informazioni operative o progettuali applicabili per una discussione ingegneristica.