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 / величина | Смысл / связь | Условия / пределы |
|---|---|---|
| Глобальное заполнение | Суммарная площадь лопастей в плане/опорная площадь диска | Укажите проекцию и определение площади. |
| Локальное заполнение | Bc/(2πr) | Предполагает соответствующую одинаковую геометрию сечений. |
| B | Число лопастей в определённой модели | Одно число лопастей не определяет заполнение. |
| c и r | Хорда и радиус сечения, m | Их изменение меняет локальное отношение. |
| Cp | Коэффициент преобразования мощности | Другая 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.