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Solidez do rotor eólico: área global, corda local e número de pás
A solidez do rotor expressa uma densidade geométrica por meio de uma definição declarada. A cobertura do disco inteiro e a densidade local de corda em relação à circunferência são grandezas diferentes. Nenhuma delas é uma porcentagem de potência eólica convertida em eletricidade.
Declare qual área ou estação radial a razão representa.
O número de pás entra em uma definição geométrica junto com o tamanho das pás. Contar as pás, por si só, não estabelece a solidez nem compara o comportamento aerodinâmico de rotores completos.
01 / Definição global
A solidez do disco inteiro usa uma razão de áreas.
Para a definição geométrica do disco inteiro usada aqui, a solidez é a soma das áreas em planta das pás dividida pela área do disco do rotor escolhido.
Para a definição geométrica do disco inteiro usada aqui, a solidez é a soma das áreas em planta das pás dividida pela área do disco do rotor escolhido. As convenções de área em planta e projeção devem ser declaradas. Essa razão descreve a geometria, não o bloqueio sólido de todos os caminhos possíveis do escoamento de ar.
Como ilustração, uma área total em planta das pás de 3 m² sobre um disco de referência de 30 m² resulta em solidez global de 0.10. Essas áreas são inventadas. Nenhuma área de pá ou número de pás é atribuído a um modelo MARSTON.
02 / Definição local
A solidez local se refere a uma estação radial.
Para B pás idênticas com corda local c no raio r, uma definição anular comum é σ_local = Bc/(2πr).
Para B pás idênticas com corda local c no raio r, uma definição anular comum é σ_local = Bc/(2πr). Ela compara as larguras de corda somadas com a circunferência nessa estação, supondo a geometria correspondente de seções repetidas.
A formulação BEM do NREL declara esta definição local. Ela não é numericamente intercambiável com a cobertura de área do disco inteiro; a corda e o raio locais podem variar no mesmo rotor.
03 / Exemplo
Uma razão local não exige um valor de potência.
Para uma seção hipotética de quatro pás com c = 0.12 m em r = 1 m, a solidez local é 4 × 0.12 /(2π × 1), aproximadamente 0.0764.
Para uma seção hipotética de quatro pás com c = 0.12 m em r = 1 m, a solidez local é 4 × 0.12 /(2π × 1), aproximadamente 0.0764. O número de pás é um exemplo, não uma configuração dos produtos atuais.
Mudar a estação muda a razão se a corda ou o raio variar. Portanto, um desenho de rotor com um único σ informado deve identificar se ele representa uma estação, uma média ou uma definição global de áreas.
04 / Número de pás
Uma comparação precisa dizer o que permanece constante.
Aumentar B mantendo a mesma distribuição de corda aumenta a solidez local.
Aumentar B mantendo a mesma distribuição de corda aumenta a solidez local. Reduzir a corda individual enquanto se aumenta B pode preservar a solidez local. Portanto, mais pás e maior solidez não são afirmações equivalentes sem a restrição geométrica.
Mesmo com solidez igual, o número finito de pás e seu espaçamento diferem. Os modelos de carregamento local e interação podem responder de forma diferente; razões geométricas iguais não comprovam forças aerodinâmicas ou comportamentos de rotores completos idênticos.
05 / Desempenho
A solidez não é a área varrida nem Cp.
O disco é a área varrida de referência; a área em planta das pás fornece outro numerador.
O disco é a área varrida de referência; a área em planta das pás fornece outro numerador. Cp descreve um limite de análise da conversão de energia, não a cobertura geométrica. Uma solidez maior não pode simplesmente ser inserida como uma eficiência maior em uma fórmula de potência.
Os coeficientes de seção, o escoamento relativo e as velocidades induzidas ainda governam o cálculo das forças. A explicação de BEM mostra por que a geometria e o escoamento continuam acoplados.
06 / Condições
Use a definição dentro de seu limite geométrico de análise.
Pás não idênticas, enflechamento, projeção e regiões excluídas na raiz exigem uma interpretação geométrica coerente.
Pás não idênticas, enflechamento, projeção e regiões excluídas na raiz exigem uma interpretação geométrica coerente. A fórmula local de pás idênticas é uma convenção do modelo, e não uma descrição completa de todas as formas possíveis de rotor.
Os cinco diâmetros nominais atuais de MARSTON estabelecem a geometria do disco apenas em seu nível nominal declarado. Eles não estabelecem número de pás, distribuições de corda ou solidez real; nenhum número ou solidez ótimos são alegados aqui.
Continue a análise com Teoria do elemento de pá e da quantidade de movimento: acoplamento e hipóteses.
Continue a análise com Efeitos de ponta e raiz do rotor eólico: o que as correções representam.
Continue a análise com Sustentação, arrasto e coeficientes de seção de pá.
Informações gerais: NREL: solidez local em uma formulação BEM definida. Essas referências explicam conceitos do setor; são independentes dos documentos aplicáveis a produtos e projetos MARSTON.
Conceitos e condições essenciais.
Interprete cada grandeza com sua referência, suas unidades e as condições indicadas. Uma relação geral não estabelece um valor específico de um modelo.
| Conceito / grandeza | Significado / relação | Condições / limites |
|---|---|---|
| Solidez global | Soma das áreas em planta/área do disco de referência | Declare a projeção e a definição de área. |
| Solidez local | Bc/(2πr) | Supõe a geometria correspondente de seções idênticas. |
| B | Número de pás no modelo definido | O número, por si só, não determina a solidez. |
| c e r | Corda e raio da estação, m | Sua variação muda a razão local. |
| Cp | Coeficiente de conversão de potência | Grandeza física diferente da solidez. |
Questões de engenharia.
A solidez é uma eficiência?
Não. É uma razão geométrica definida.
A solidez global e a local têm o mesmo valor?
Em geral, não; usam definições diferentes de numerador e denominador.
Mais pás sempre significam maior solidez?
Somente quando a geometria pertinente da pá é mantida fixa.
Solidez igual implica aerodinâmica idêntica?
Não. O número de pás, as propriedades das seções e as interações do escoamento podem diferir.
Quatro pás são confirmadas para MARSTON?
Não. As quatro pás aparecem apenas no exemplo local hipotético.
O diâmetro nominal, por si só, fornece a solidez?
Não. A geometria de pá aplicável e a definição também são necessárias.
Consulta técnica
Converse sobre a questão técnica.
A solidez do rotor expressa uma densidade geométrica por meio de uma definição declarada. Compartilhe o modelo e as informações operacionais ou de projeto aplicáveis para uma discussão de engenharia.