Technologia / Poradnik techniczny

Wypełnienie wirnika wiatrowego: powierzchnia globalna, lokalna cięciwa i liczba łopat

Wypełnienie wirnika wyraża gęstość geometryczną według podanej definicji. Pokrycie całej tarczy i lokalna gęstość cięciwy względem obwodu są różnymi wielkościami. Żadna nie jest procentem mocy wiatru przekształconej w energię elektryczną.

Wskaż powierzchnię lub stację promieniową opisywaną przez stosunek.

Liczba łopat wchodzi do definicji geometrycznej wraz z rozmiarem łopat. Samo liczenie łopat nie ustala wypełnienia ani nie pozwala porównać zachowania aerodynamicznego całych wirników.

01 / Definicja globalna

Wypełnienie całej tarczy wykorzystuje stosunek powierzchni.

W stosowanej tutaj globalnej definicji geometrycznej wypełnienie jest sumą powierzchni rzutów łopat podzieloną przez wybraną powierzchnię tarczy wirnika.

W stosowanej tutaj globalnej definicji geometrycznej wypełnienie jest sumą powierzchni rzutów łopat podzieloną przez wybraną powierzchnię tarczy wirnika. Należy podać konwencje rzutu i projekcji. Stosunek opisuje geometrię, a nie szczelne blokowanie każdej możliwej drogi przepływu.

Przykładowo łączna powierzchnia rzutów łopat 3 m² w odniesieniu do tarczy 30 m² daje globalne wypełnienie 0.10. Powierzchnie są wymyślone. Żadnemu modelowi MARSTON nie przypisano powierzchni łopat ani ich liczby.

02 / Definicja lokalna

Lokalne wypełnienie odnosi się do stacji promieniowej.

Dla B identycznych łopat o lokalnej cięciwie c przy promieniu r powszechna definicja pierścieniowa ma postać σ_local = Bc/(2πr).

Dla B identycznych łopat o lokalnej cięciwie c przy promieniu r powszechna definicja pierścieniowa ma postać σ_local = Bc/(2πr). Porównuje łączne szerokości cięciw z obwodem w tej stacji, przy założeniu odpowiedniej geometrii powtarzanych przekrojów.

Sformułowanie BEM NREL podaje tę definicję lokalną. Nie jest ona liczbowo zamienna z pokryciem całej tarczy; lokalna cięciwa i promień mogą zmieniać się w obrębie tego samego wirnika.

03 / Przykład

Lokalny stosunek nie wymaga wartości mocy.

Dla hipotetycznego przekroju czterech łopat z c = 0.12 m przy r = 1 m lokalne wypełnienie wynosi 4 × 0.12 /(2π × 1), około 0.0764.

Dla hipotetycznego przekroju czterech łopat z c = 0.12 m przy r = 1 m lokalne wypełnienie wynosi 4 × 0.12 /(2π × 1), około 0.0764. Liczba łopat jest przykładem, a nie konfiguracją obecnego produktu.

Zmiana stacji zmienia stosunek, jeśli zmienia się cięciwa lub promień. Rysunek wirnika z jedną podaną wartością σ powinien więc wskazywać, czy dotyczy ona stacji, średniej czy globalnej definicji powierzchniowej.

04 / Liczba łopat

Porównanie musi wskazywać, co pozostaje stałe.

Zwiększenie B przy zachowaniu tego samego rozkładu cięciwy zwiększa lokalne wypełnienie.

Zwiększenie B przy zachowaniu tego samego rozkładu cięciwy zwiększa lokalne wypełnienie. Zmniejszenie poszczególnej cięciwy przy zwiększeniu B może je zachować. Więcej łopat i większe wypełnienie nie są więc równoważnymi stwierdzeniami bez ograniczenia geometrycznego.

Nawet przy równym wypełnieniu skończona liczba łopat i ich odstępy różnią się. Modele lokalnego obciążenia i oddziaływań mogą reagować inaczej; równe stosunki geometryczne nie potwierdzają identycznych sił aerodynamicznych ani zachowania całego wirnika.

05 / Osiągi

Wypełnienie nie jest powierzchnią omiataną ani Cp.

Tarcza jest omiataną powierzchnią odniesienia; pole rzutu łopat daje inny licznik.

Tarcza jest omiataną powierzchnią odniesienia; pole rzutu łopat daje inny licznik. Cp opisuje granicę zakresu przemiany energii, a nie pokrycie geometryczne. Większego wypełnienia nie można po prostu wstawić do wzoru mocy jako większej sprawności.

Współczynniki przekroju, przepływ względny i prędkości indukowane nadal określają obliczenie sił. Wyjaśnienie BEM pokazuje, dlaczego geometria i przepływ pozostają sprzężone.

06 / Warunki

Stosuj definicję w jej zakresie geometrycznym.

Nieidentyczne łopaty, skos, rzut i wycięcia przy nasadzie wymagają spójnej interpretacji geometrycznej.

Nieidentyczne łopaty, skos, rzut i wycięcia przy nasadzie wymagają spójnej interpretacji geometrycznej. Lokalny wzór dla identycznych łopat jest konwencją modelu, a nie pełnym opisem każdego możliwego kształtu wirnika.

Pięć obecnych nominalnych średnic MARSTON określa geometrię tarczy tylko na podanym poziomie nominalnym. Nie ustalają liczby łopat, rozkładów cięciwy ani rzeczywistego wypełnienia; nie deklaruje się tu optymalnej liczby ani wypełnienia.

Kontynuuj ocenę, korzystając z poradnika: Teoria elementu łopaty i pędu: sprzężenie i założenia.

Kontynuuj ocenę, korzystając z poradnika: Efekty końcówki i nasady łopaty wirnika: co opisują poprawki.

Kontynuuj ocenę, korzystając z poradnika: Siła nośna, opór i współczynniki przekroju łopaty turbiny wiatrowej.

Informacje ogólne: NREL: lokalne wypełnienie w określonym sformułowaniu BEM. 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 / wielkośćZnaczenie / zależnośćWarunki / ograniczenia
Globalne wypełnienieSuma powierzchni rzutów łopat/powierzchnia odniesienia tarczyPodaj rzut i definicję powierzchni.
Lokalne wypełnienieBc/(2πr)Zakłada odpowiednią identyczną geometrię przekrojów.
BLiczba łopat w zdefiniowanym modeluSama liczba nie ustala wypełnienia.
c i rCięciwa i promień stacji, mIch zmiana zmienia lokalny stosunek.
CpWspółczynnik przetwarzania mocyInna wielkość fizyczna niż wypełnienie.

Pytania techniczne.

Czy wypełnienie jest sprawnością?

Nie. To zdefiniowany stosunek geometryczny.

Czy globalne i lokalne wypełnienie są tą samą liczbą?

Na ogół nie; wykorzystują różne definicje licznika i mianownika.

Czy więcej łopat zawsze oznacza większe wypełnienie?

Tylko przy zachowaniu odpowiedniej geometrii łopat bez zmian.

Czy równe wypełnienie oznacza identyczną aerodynamikę?

Nie. Liczba łopat, właściwości przekrojów i oddziaływania przepływu mogą się różnić.

Czy cztery łopaty są potwierdzone dla MARSTON?

Nie. Cztery łopaty występują tylko w hipotetycznym przykładzie lokalnym.

Czy sama nominalna średnica wystarcza do wyznaczenia wypełnienia?

Nie. Potrzebne są też właściwa geometria łopaty i definicja.

Zapytanie techniczne

Omów zagadnienie techniczne.

Wypełnienie wirnika wyraża gęstość geometryczną według podanej definicji. Przekaż model i właściwe informacje dotyczące pracy lub projektu do dyskusji inżynierskiej.