Tecnologia / Guia técnico
Perturbação causada pela torre de turbinas eólicas e carregamento cíclico das pás
A torre pode perturbar o escoamento encontrado por uma pá em rotação. A influência a montante e a esteira da torre a jusante descrevem situações diferentes. Uma perturbação encontrada periodicamente pode produzir forças variáveis nas seções da pá, mesmo com vento de fundo constante nos demais aspectos.
A trajetória da pá transforma uma perturbação espacial em um histórico temporal.
Defina primeiro a posição do rotor/torre e a trajetória de uma seção específica. A geometria e a resposta aerodinâmica então relacionam o padrão de escoamento à frequência e à forma de onda do carregamento.
01 / Layout
A montante e a jusante descrevem posições relativas.
Um rotor a barlavento fica no lado da torre voltado para o fluxo incidente; um rotor a sotavento fica atrás dela para o fluxo alinhado especificado.
Um rotor a barlavento fica no lado da torre voltado para o escoamento incidente; um rotor a sotavento fica atrás dela para o escoamento alinhado especificado. Essas são definições de configuração, e não afirmações sobre um modelo específico da MARSTON.
A interação com a torre também depende do afastamento do plano do rotor, da geometria da torre e da direção real do escoamento incidente. Os termos, por si só, não fornecem um campo de velocidades local nem estabelecem qual perturbação uma seção encontra.
02 / Efeito a montante
Uma perturbação pode ocorrer antes da torre.
O escoamento ao redor de um corpo altera o campo de velocidades em suas proximidades, incluindo regiões a montante.
O escoamento ao redor de um corpo altera o campo de velocidades em suas proximidades, incluindo regiões a montante. O AeroDyn distingue uma representação da influência da torre por escoamento potencial de uma representação da sombra a jusante. As duas não devem ser tratadas como o mesmo perfil com rótulos opostos.
Um modelo de escoamento potencial é uma idealização; ele não resolve todas as propriedades de uma esteira viscosa. A velocidade local prevista corresponde à geometria, às hipóteses e às coordenadas representadas nesse cálculo.
03 / Sombra a jusante
A esteira da torre cria um escoamento local diferente.
Atrás de uma torre, o escoamento representado pode conter um déficit de velocidade e flutuações associadas à sua esteira.
Atrás de uma torre, o escoamento representado pode conter um déficit de velocidade e flutuações associadas à sua esteira. Uma pá que passa por essa região pode encontrar condições diferentes das do escoamento de fundo.
Essa sombra é distinta da própria esteira a jusante do rotor. O guia da esteira do rotor Descreve um campo separado, embora ambos possam ser relevantes em um modelo que incorpore a interação entre eles.
04 / Periodicidade
A passagem da seção e o carregamento agregado são distintos.
Para uma perturbação estacionária simples, uma seção de pá representada repete sua trajetória uma vez por revolução.
Para uma perturbação estacionária simples, uma seção de pá representada repete sua trajetória uma vez por revolução. Sua frequência de passagem é n/60 Hz quando n está em rpm. Um valor hipotético de 60 rpm corresponde a uma repetição da trajetória por segundo.
Se B pás idênticas passarem em intervalos regulares, algumas contribuições agregadas poderão ter uma componente de repetição B vezes maior. Isso depende da simetria e da grandeza combinada; não representa um número declarado de pás MARSTON nem a única frequência possível.
05 / Histórico da força
A frequência não determina a amplitude.
A variação no fluxo local modifica a velocidade relativa e o ângulo de ataque, fazendo com que a resposta da força da seção dependa do estado aerodinâmico.
A mudança no escoamento local modifica a velocidade relativa e o ângulo de ataque, de modo que a resposta da força na seção depende do estado aerodinâmico. Duas perturbações com a mesma frequência de repetição podem ter magnitudes, durações e históricos de força resultantes diferentes.
A separação não estacionária do escoamento pode acrescentar dependência do histórico. O guia sobre estol explica por que uma interação que varia rapidamente não precisa seguir exatamente uma curva de coeficientes em regime estacionário.
06 / Resposta estrutural
A força cíclica não é uma previsão de vibrações.
A estrutura de suporte responde de acordo com seus modos, amortecimento e restrições.
A estrutura de suporte responde de acordo com seus modos, amortecimento e restrições. Identificar uma entrada aerodinâmica periódica não estabelece a deflexão, a ressonância ou o resultado de fadiga decorrentes.
Nenhuma posição real do rotor MARSTON, amplitude da sombra da torre, margem de frequência ou valor de carga cíclica é especificado aqui. A página explica a relação causal entre escoamento e carregamento, sem estabelecer alteração na instalação, limite operacional ou procedimento de ensaio.
Continue a análise com Esteiras de pequenas turbinas eólicas: déficit, mistura e recuperação.
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Contexto geral: OpenFAST: modelos distintos de influência da torre e de sombra da torre · NREL: Perturbação aerodinâmica causada pela torre e condições do modelo. Essas referências explicam conceitos do setor; elas são distintas dos documentos aplicáveis de produto e projeto da MARSTON.
Conceitos-chave e condições.
Interprete cada grandeza com sua referência, unidades e condições declaradas. Uma relação geral não estabelece um valor específico de um modelo.
| Conceito / grandeza | Significado / relação | Condições / limites |
|---|---|---|
| Layout | Posição do rotor em relação à torre e ao escoamento incidente | Upwind/downwind são definições geométricas. |
| Possível influência | Perturbação idealizada do escoamento causada por um corpo próximo | Não é uma esteira viscosa resolvida. |
| Sombra da torre. | Efeito representado da esteira da torre a jusante | Diferente da própria esteira do rotor. |
| n/60 | Frequência de repetição do trajeto da seção, Hz | Não fornece amplitude de força. |
| Resposta estrutural | Modos, amortecimento e condições de contorno. | Necessário além da frequência de excitação. |
Questões de engenharia.
Uma torre pode influenciar um rotor a barlavento?
O escoamento nas proximidades pode sofrer perturbações a montante; o modelo e a geometria aplicáveis determinam sua representação.
A sombra da torre é a esteira do rotor?
Não. Eles se referem a distúrbios associados a diferentes partes do sistema.
60 rpm se aplica a um modelo MARSTON?
Não. Trata-se de uma conversão de frequência hipotética.
A repetição B vezes é sempre a única frequência de carga?
Não. A quantidade total e a simetria determinam quais componentes aparecem.
Uma carga periódica comprova a ocorrência de ressonância?
Não. Os modos estruturais, o amortecimento e a excitação precisam de análise própria.
Isso identifica uma configuração real do rotor?
Nenhuma configuração de produto a barlavento ou a sotavento é declarada aqui.
Consulta técnica
Discuta a questão técnica.
A torre pode perturbar o escoamento encontrado por uma pá em rotação. Compartilhe o modelo e as informações aplicáveis de operação ou projeto para uma discussão de engenharia.