Technologia / Poradnik techniczny
Uśrednianie przestrzenne na wirniku: wiatr punktowy, średnia obszarowa i prędkość równoważna
Wirnik napotyka pole rozłożone na powierzchni, a pojedynczy odczyt wiatru dotyczy jednej lokalizacji. Uśrednianie przestrzenne kondensuje pole w określonym celu. Średni wektor prędkości, średni moduł prędkości i energetycznie równoważny skalar nie muszą być zamienne.
Wybierz, co średnia ma zachować.
Średnia jest działaniem na określonej wielkości w określonym regionie. Jawne wagi powierzchniowe i kierunek wyjaśniają, co zostaje zachowane i jakie informacje o polu w płaszczyźnie wirnika są odrzucane.
01 / Punkt i powierzchnia
Jedna pozycja nie reprezentuje każdej lokalizacji.
Odczyt punktowy może różnić się od sąsiednich przez ścinanie, turbulencje lub niejednorodne zaburzenie.
Odczyt punktowy może różnić się od sąsiednich przez ścinanie, turbulencje lub niejednorodne zaburzenie. Średnia powierzchniowa reprezentuje wartości na wybranej płaszczyźnie. Trzeba podać płaszczyznę geometryczną, kierunki współrzędnych i chwilę lub podstawę uśredniania czasowego.
Wartość przy piaście nie jest automatycznie średnią w płaszczyźnie wirnika. Taka średnia nie jest też prędkością odczuwaną przez każdy ruchomy przekrój łopaty. Poradnik przepływu względnego omawia tę odrębną lokalną wielkość w ruchomym układzie odniesienia.
02 / Wagi powierzchniowe
Stosuj region reprezentowany przez każdą wartość.
Dla skalarnych wartości Uj reprezentujących podobszary Aj średnia ważona powierzchnią wynosi Σ(Aj Uj)/ΣAj.
Dla skalarnych wartości Uj reprezentujących podobszary Aj średnia ważona powierzchnią wynosi Σ(Aj Uj)/ΣAj. Równe wagi liczbowe są równoważne tylko dla równych podobszarów. Gęstszy zbiór punktów w jednym regionie nie powinien przypadkowo nadawać mu większej fizycznej powierzchni.
Hipotetyczna tarcza o równych obszarach z 6 i 10 m/s ma średnią 8 m/s. Jeśli obszar 6 m/s zajmuje zamiast tego trzy czwarte powierzchni, te same dwie prędkości dają 7 m/s. Wagi przestrzenne zmieniają wynik bez zmiany odczytów lokalnych.
03 / Wektory
Uśrednij składowe przed interpretacją kierunku.
W średniej wektorowej każda składowa prędkości otrzymuje te same spójne wagi powierzchniowe.
W średniej wektorowej każda składowa prędkości otrzymuje te same spójne wagi powierzchniowe. Obliczenie modułu później zwykle różni się od uśrednienia modułów lokalnych. Różnice kierunku mogą się częściowo znosić mimo dużych lokalnych modułów prędkości.
Dla wektorów równych powierzchni (6,2) i (6,−2) m/s średnia wektorowa wynosi (6,0), a moduł 6 m/s. Każdy lokalny moduł to około 6.32 m/s. Ta wymyślona geometria ilustruje różnicę definicji, a nie zapis napływu MARSTON.
04 / Równoważna wielkość skalarna
Średnia sześcienna zachowuje inną wielkość.
Dla równoległego przepływu prostopadłego do powierzchni, jednorodnej gęstości i nieujemnych prędkości lokalnych zdefiniuj Ueq = [Σ(Aj Uj³)/ΣAj]^(1/3).
Dla równoległego przepływu prostopadłego do powierzchni, jednorodnej gęstości i nieujemnych prędkości lokalnych zdefiniuj Ueq = [Σ(Aj Uj³)/ΣAj]^(1/3). Zachowuje to scałkowany po powierzchni strumień energii kinetycznej tego konkretnego opisu napływu. Nie jest to średnia arytmetyczna.
Przykład równych powierzchni 6/10 m/s daje średnią sześcienną około 8.47 m/s wobec średniej arytmetycznej 8 m/s. Skośny przepływ wymaga właściwego czynnika strumienia normalnego oprócz modułu prędkości. Żaden równoważny skalar tutaj nie prognozuje mocy elektrycznej ani nie zmienia rzeczywistej krzywej mocy.
05 / Wielkość modelowa
Średnia w symulacji ma nazwaną rolę fizyczną.
Dokumentacja FAST.Farm nazywa prędkość względną uśrednioną po tarczy wirnika i rozróżnia jej składową normalną do tarczy.
Dokumentacja FAST.Farm nazywa prędkość względną uśrednioną po tarczy wirnika i rozróżnia jej składową normalną do tarczy. To zdefiniowane wejście lub agregat modelu, a nie przyzwolenie na uznawanie wszystkich możliwych średnich za tę samą liczbę.
Składowa normalna może służyć jednej normalizacji pędu lub obciążenia, podczas gdy lokalne obliczenie przekroju zachowuje inne składowe. Średnie odrzucają też wzorce przestrzenne: dwa pola o tej samej średniej mogą inaczej rozmieszczać większe i mniejsze prędkości na drodze łopaty.
06 / Utrata informacji
Oddziel uśrednianie przestrzenne od czasowego.
Uśrednianie czasowe śledzi jedną wielkość w czasie, a powierzchniowe łączy jednoczesne lokalizacje przestrzenne.
Uśrednianie czasowe śledzi jedną wielkość w czasie, a powierzchniowe łączy jednoczesne lokalizacje przestrzenne. Łączenie obu wymaga podania kolejności i ewentualnej operacji nieliniowej między nimi. Poradnik średnich nieliniowych wyjaśnia, dlaczego podniesienie do sześcianu zmienia to zagadnienie.
Ta strona nie dostarcza procedury próbkowania płaszczyzny wirnika, algorytmu wiatru równoważnego dla produktu ani oszacowania produkcji MARSTON. Wyjaśnia wybory reprezentacji; sama nominalna średnica wirnika nie odtworzy rzeczywistego przestrzennego pola prędkości ani jego oddziaływania z maszyną.
Powiązane poradniki techniczne: Gęstość powietrza w energetyce wiatrowej: temperatura, ciśnienie i wilgotność · Widma turbulencji wiatru oraz skale czasowe i przestrzenne · Średnie nieliniowe: dlaczego sześcian średniej zmienia wynik.
Informacje ogólne: OpenFAST FAST.Farm: zdefiniowane wielkości przepływu względnego uśrednione po tarczy. 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 |
|---|---|---|
| Wartość punktowa | Jedna lokalizacja i podstawa czasowa | Nie jest automatycznie średnią po tarczy. |
| Średnia powierzchniowa | ΣAjUj / ΣAj | Wagi reprezentują fizyczne podobszary. |
| Średnia wektorowa | Ważona średnia składowych | Moduł obliczony po uśrednianiu różni się. |
| Równoważnik sześcienny | [ΣAjUj³ / ΣAj]^(1/3) | Równoległy przepływ normalny i jednorodna gęstość. |
| Prędkość normalna | Składowa prostopadła do tarczy | Różni się od pełnego modułu prędkości. |
Pytania techniczne.
Czy odczyt przy piaście jest równy średniej w płaszczyźnie wirnika?
Tylko przy warunkach zapewniających poprawność tej reprezentacji; nie jest to tożsamość.
Czy nierówne podobszary można ważyć jednakowo?
Na ogół reprezentowałoby to inną średnią fizyczną.
Czy średni moduł prędkości jest modułem średniego wektora prędkości?
Na ogół nie. Zmienność kierunku powoduje różnice.
Czy prędkość równoważna sześciennie prognozuje moc produktu?
Nie. Zachowuje tylko określone przedstawienie strumienia energii napływu.
Czy dwa pola mogą mieć tę samą średnią, lecz inaczej obciążać łopatę?
Tak. Średnia usuwa informacje o rozkładzie przestrzennym i czasie.
Czy średnia przestrzenna i czasowa to to samo działanie?
Nie. Łączą wartości w różnych dziedzinach i wymagają jawnych definicji.
Zapytanie techniczne
Omów zagadnienie techniczne.
Wirnik napotyka pole rozłożone na powierzchni, a pojedynczy odczyt wiatru dotyczy jednej lokalizacji. Przekaż model i właściwe informacje eksploatacyjne lub projektowe do rozmowy technicznej.