Технологии / Техническое руководство

Заполнение ветрового ротора: общая площадь, локальная хорда и число лопастей

Заполнение ротора выражает геометрическую плотность через указанное определение. Покрытие всего диска и локальная плотность хорд относительно окружности — разные величины. Ни одна не является процентом мощности ветра, преобразованной в электричество.

Укажите, какую площадь или радиальное сечение представляет отношение.

Число лопастей входит в геометрическое определение вместе с их размером. Одного подсчёта лопастей недостаточно для определения заполнения или сравнения аэродинамического поведения целых роторов.

01 / Глобальное определение

Заполнение всего диска использует отношение площадей.

В используемом здесь глобальном геометрическом определении заполнение — суммарная площадь лопастей в плане, делённая на выбранную площадь диска ротора.

В используемом здесь глобальном геометрическом определении заполнение — суммарная площадь лопастей в плане, делённая на выбранную площадь диска ротора. Необходимо указать соглашения о плане и проекции. Это отношение описывает геометрию, а не сплошное перекрытие любого возможного пути потока.

Для примера суммарная площадь лопастей в плане 3 m² относительно опорного диска 30 m² даёт глобальное заполнение 0.10. Эти площади вымышлены. Ни одной модели MARSTON не назначены площадь лопастей или их число.

02 / Локальное определение

Локальное заполнение относится к радиальному сечению.

Для B одинаковых лопастей с локальной хордой c на радиусе r распространённое кольцевое определение имеет вид σ_local = Bc/(2πr).

Для B одинаковых лопастей с локальной хордой c на радиусе r распространённое кольцевое определение имеет вид σ_local = Bc/(2πr). Оно сравнивает суммарные ширины хорд с длиной окружности в этом сечении, предполагая соответствующую геометрию повторяющихся сечений.

Формулировка BEM NREL задаёт это локальное определение. Оно численно не взаимозаменяемо с покрытием площади всего диска; локальная хорда и радиус могут меняться в пределах одного ротора.

03 / Пример

Локальное отношение не требует значения мощности.

Для гипотетического сечения четырёх лопастей с c = 0.12 m при r = 1 m локальное заполнение равно 4 × 0.12 /(2π × 1), приблизительно 0.0764.

Для гипотетического сечения четырёх лопастей с c = 0.12 m при r = 1 m локальное заполнение равно 4 × 0.12 /(2π × 1), приблизительно 0.0764. Число лопастей приведено как пример, а не конфигурация текущей продукции.

При смене сечения отношение меняется, если меняются хорда или радиус. Поэтому чертёж ротора с одним указанным σ должен уточнять, относится ли оно к сечению, среднему или глобальному определению через площади.

04 / Число лопастей

Сравнение должно указывать, что сохраняется постоянным.

Увеличение B при сохранении распределения хорд увеличивает локальное заполнение.

Увеличение B при сохранении распределения хорд увеличивает локальное заполнение. Уменьшение отдельной хорды при увеличении B может сохранить заполнение. Поэтому больше лопастей и большее заполнение не являются равнозначными утверждениями без геометрического условия.

Даже при одинаковом заполнении конечное число лопастей и расстояния между ними различаются. Модели локальной нагрузки и взаимодействия могут реагировать по-разному; равные геометрические отношения не устанавливают одинаковые аэродинамические силы или поведение всего ротора.

05 / Характеристики

Заполнение — не ометаемая площадь и не Cp.

Диск — опорная ометаемая площадь; площадь лопастей в плане задаёт другой числитель.

Диск — опорная ометаемая площадь; площадь лопастей в плане задаёт другой числитель. Cp описывает границу преобразования энергии, а не геометрическое покрытие. Большее заполнение нельзя просто подставить как больший КПД в формулу мощности.

Коэффициенты сечения, относительный поток и индуцированные скорости по-прежнему определяют расчёт сил. Объяснение BEM показывает, почему геометрия и поток остаются связанными.

06 / Условия

Используйте определение в его геометрической области применимости.

Неодинаковые лопасти, стреловидность, проекция и вырезы у корня требуют согласованной геометрической интерпретации.

Неодинаковые лопасти, стреловидность, проекция и вырезы у корня требуют согласованной геометрической интерпретации. Локальная формула для одинаковых лопастей — модельное соглашение, а не полное описание любой возможной формы ротора.

Пять текущих номинальных диаметров MARSTON устанавливают геометрию диска лишь на указанном номинальном уровне. Они не устанавливают число лопастей, распределения хорд или фактическое заполнение; здесь не заявлены оптимальное число или заполнение.

Продолжите рассмотрение с помощью руководства: Теория элемента лопасти и импульса: сопряжение и допущения.

Продолжите рассмотрение с помощью руководства: Эффекты законцовки и корня лопасти ветрового ротора: что отражают поправки.

Продолжите рассмотрение с помощью руководства: Подъёмная сила, сопротивление и коэффициенты сечения лопасти ветроустановки.

Общие сведения: NREL: локальное заполнение в определённой формулировке BEM. Эти источники объясняют отраслевые принципы и отличаются от применимых документов продукции и проектов MARSTON.

Ключевые понятия и условия.

Рассматривайте каждую величину с её отсчётом, единицами и условиями. Общая зависимость не устанавливает значение для конкретной модели.

Понятие / величинаСмысл / связьУсловия / пределы
Глобальное заполнениеСуммарная площадь лопастей в плане/опорная площадь дискаУкажите проекцию и определение площади.
Локальное заполнениеBc/(2πr)Предполагает соответствующую одинаковую геометрию сечений.
BЧисло лопастей в определённой моделиОдно число лопастей не определяет заполнение.
c и rХорда и радиус сечения, mИх изменение меняет локальное отношение.
CpКоэффициент преобразования мощностиДругая физическая величина, чем заполнение.

Инженерные вопросы.

Является ли заполнение КПД?

Нет. Это определённое геометрическое отношение.

Совпадают ли численно глобальное и локальное заполнение?

В общем случае нет; они используют разные определения числителя и знаменателя.

Всегда ли больше лопастей означает большее заполнение?

Только при сохранении соответствующей геометрии лопастей неизменной.

Означает ли одинаковое заполнение одинаковую аэродинамику?

Нет. Число лопастей, свойства сечений и взаимодействия потока могут различаться.

Подтверждены ли четыре лопасти для MARSTON?

Нет. Четыре лопасти появляются только в гипотетическом локальном примере.

Можно ли определить заполнение только по номинальному диаметру?

Нет. Нужны также применимая геометрия лопасти и определение.

Технический запрос

Обсудите технический вопрос.

Заполнение ротора выражает геометрическую плотность через указанное определение. Предоставьте модель и применимые сведения об эксплуатации или проектировании для инженерного обсуждения.