Technologia / Poradnik techniczny
Ślady aerodynamiczne małych turbin wiatrowych: deficyt, mieszanie i odbudowa przepływu
Ślad aerodynamiczny jest zmiennym polem przepływu za wirnikiem, nie jedną stałą, niższą prędkością wiatru. Średni deficyt, fluktuacje, położenie i odbudowa opisują różne aspekty tego pola. Ich skale zależą od wirnika i warunków otaczającego przepływu.
Przed opisaniem odbudowy nazwij miarę statystyczną i lokalizację.
Prędkość w punkcie, średnia czasowa i profil w przekroju mogą przedstawiać różne obrazy. Odbudowa wielkości średniej nie oznacza, że każda właściwość przepływu wróciła do stanu sprzed wirnika.
01 / Deficyt
Odbieranie pędu zmienia przepływ za wirnikiem.
Wirnik wytwarzający energię wywiera na przepływ obciążenie aerodynamiczne.
Wirnik wytwarzający energię wywiera na przepływ obciążenie aerodynamiczne. Rozkład prędkości za nim może różnić się od warunków referencyjnych przed nim. Różnica ta zmienia się w przestrzeni, zamiast być jednakowa w całym przekroju śladu.
Dla określonego porównania prędkości średnich można zdefiniować względny deficyt jako (U_ref − U_local)/U_ref. Hipotetyczne średnie 10 i 8 m/s dają deficyt 0.20. Jest to zdefiniowana miara statystyczna, nie zmierzony ślad turbiny MARSTON.
02 / Turbulencja
Fluktuacje nie są średnim deficytem.
Turbulencja w śladzie dotyczy zmian prędkości wokół określonej średniej.
Turbulencja w śladzie dotyczy zmian prędkości wokół określonej średniej. Przepływ może mieć taką samą prędkość średnią jak inny, a wykazywać inne fluktuacje. Większy średni deficyt sam w sobie nie określa miary statystycznej turbulencji.
Przedział uśredniania, składowe kierunkowe i lokalizacja wpływają na porównanie. Łączenie średniej na osi śladu z odniesieniem dla całej powierzchni lub innego okresu zmienia opisywaną miarę statystyczną.
03 / Struktury
Ruch wywołany przez wirnik ma strukturę przestrzenną.
Cyrkulacja związana z łopatami o skończonej długości i wirujące obciążenie tworzą strukturę przepływu, która ewoluuje za wirnikiem.
Cyrkulacja związana z łopatami o skończonej długości i wirujące obciążenie tworzą strukturę przepływu, która ewoluuje za wirnikiem. Ślad może też przemieszczać się względem nieruchomego punktu obserwacji. Zmienny odczyt może więc odzwierciedlać zarówno fluktuacje przepływu, jak i przemieszczenie śladu.
Uproszczony profil ustalony nie reprezentuje każdej struktury przejściowej. Ten poradnik o efektach końcowych wyjaśnia, dlaczego łopaty o skończonej długości tworzą inny kontekst przepływu niż równomiernie rozłożone obciążenie tarczy.
04 / Mieszanie
Odbudowa zależy od otaczającej atmosfery.
Wymiana z otaczającym przepływem o większym pędzie może zmniejszać średni deficyt za wirnikiem.
Wymiana z otaczającym przepływem o większym pędzie może zmniejszać średni deficyt za wirnikiem. Turbulencja atmosferyczna, stateczność atmosfery, teren i reprezentowane obciążenie wirnika wpływają na tę ewolucję. Odbudowa zależy więc od warunków i nie jest uniwersalną liczbą średnic wirnika.
Streszczenie badań AWAKEN opisuje ślady farm wiatrowych zmieniające się wraz z warunkami atmosferycznymi. Kontekst tych badań terenowych nie wyznacza odległości odbudowy przepływu małej turbiny ani nie waliduje konkretnej instalacji. Nie przeniesiono tu żadnej odległości ani wyniku liczbowego z badania.
05 / Modele
Różne modele przepływu zachowują różne informacje.
Uproszczony profil śladu, inżynierski model wirnika i reprezentacja swobodnych wirów mają różne zmienne i założenia.
Uproszczony profil śladu, inżynierski model wirnika i reprezentacja swobodnych wirów mają różne zmienne i założenia. Model może dobrze opisywać średni deficyt, pomijając część struktury nieustalonej lub trójwymiarowej.
OpenFAST OLAF wyjaśnia, dlaczego bardziej złożone sytuacje przepływu przez wirnik uzasadniają dodatkowe podejście aerodynamiczne. Sama szczegółowość modelu nie zapewnia dokładności we wszystkich warunkach; reprezentowana fizyka i porównywana wielkość nadal muszą być zgodne.
06 / Interpretacja
Odbudowa jednej wielkości nie jest pełną odbudową.
Zbliżanie się średniej za wirnikiem do wartości referencyjnej nie dowodzi, że turbulencja lub inne właściwości przestrzenne są identyczne jak przed wirnikiem.
Zbliżanie się średniej za wirnikiem do wartości referencyjnej nie dowodzi, że turbulencja lub inne właściwości przestrzenne są identyczne jak przed wirnikiem. Określenie „odbudowany” wymaga wskazania wielkości, miejsca i podstawy uśredniania.
To objaśnienie nie podaje stałego rozstawu turbin, odsunięcia od granicy ani wyniku dotyczącego śladu MARSTON. Uzupełnia poradnik o modelu przepływu przez wirnik bez przekształcania ogólnego mechanizmu przepływu w regułę lokalizacji.
Kontynuuj ocenę, korzystając z poradnika: Efekty końcówki i nasady łopaty wirnika: co opisują poprawki.
Kontynuuj ocenę, korzystając z poradnika: Teoria elementu łopaty i pędu: sprzężenie i założenia.
Kontynuuj ocenę, korzystając z poradnika: Zaburzenia przepływu przez wieżę turbiny i cykliczne obciążenie łopat.
Informacje ogólne: NLR: publiczne streszczenie AWAKEN i atmosferyczny kontekst śladu · OpenFAST OLAF: trójwymiarowy i nieustalony kontekst przepływu przez wirnik. Źródła wyjaśniają koncepcje branżowe; są odrębne od właściwych dokumentów produktów i projektów MARSTON.
Kluczowe pojęcia i warunki.
Odczytuj każdą wielkość wraz z odniesieniem, jednostkami i podanymi warunkami. Ogólna zależność nie ustala wartości właściwej modelowi.
| Pojęcie / wielkość | Znaczenie / zależność | Warunki / ograniczenia |
|---|---|---|
| U_ref | Określona średnia prędkość przed wirnikiem / referencyjna | Określ podstawę uśredniania i odniesienie przestrzenne. |
| Deficyt prędkości | (U_ref − U_local)/U_ref | Określona lokalna miara statystyczna, nie całe pole. |
| Turbulencja | Fluktuacje prędkości wokół średniej | Różni się od zmniejszenia prędkości średniej. |
| Położenie śladu | Przestrzenne położenie struktury przepływu | Ruch może wpływać na obserwację w nieruchomym punkcie. |
| Odbudowa przepływu | Zbliżanie się określonej wielkości do jej wartości referencyjnej | Nie jedna uniwersalna odległość ani stan. |
Pytania techniczne.
Czy ślad ma jedną jednakową prędkość?
Nie. Jego właściwości przepływowe zmieniają się w przestrzeni i czasie.
Czy turbulencja jest tym samym co deficyt prędkości?
Nie. Fluktuacje i średnie zmniejszenie opisują różne wielkości.
Czy jednakowa średnia prędkość dowodzi jednakowych warunków przepływu?
Nie. Fluktuacje i struktura przestrzenna mogą się różnić.
Czy badanie farmy wyznacza rozstaw małych turbin?
Z odmiennego kontekstu tego badania nie wynika bezpośrednio reguła rozstawu.
Czy większa szczegółowość modelu gwarantuje dokładność?
Nie. Warunki, reprezentowana fizyka i porównywane wielkości nadal mają znaczenie.
Czy podano uniwersalną odległość odbudowy przepływu?
Nie. Odbudowę definiuje się dla określonej wielkości w podanych warunkach.
Zapytanie techniczne
Omów zagadnienie techniczne.
Ślad aerodynamiczny jest zmiennym polem przepływu za wirnikiem, nie jedną stałą, niższą prędkością wiatru. Do rozmowy inżynierskiej podaj model oraz właściwe informacje eksploatacyjne lub konstrukcyjne.