Технологии / Техническое руководство
Пространственное осреднение на роторе: точечный ветер, среднее по площади и эквивалентная скорость
Ротор встречает поле, распределённое по площади, а одно показание ветра относится к одной точке. Пространственное осреднение сводит поле к заданному представлению. Средний вектор скорости, средний модуль и энергетически эквивалентный скаляр не обязаны быть взаимозаменяемыми.
Выберите, что должно сохранять осреднение.
Среднее — операция над заданной величиной в заданной области. Явные веса площади и направление объясняют, что сохраняется и какие сведения о поле плоскости ротора отбрасываются.
01 / Точка и площадь
Одна точка не представляет все места.
Точечное показание может отличаться от соседних из-за сдвига, турбулентности или неоднородного возмущения.
Точечное показание может отличаться от соседних из-за сдвига, турбулентности или неоднородного возмущения. Среднее по площади представляет значения на выбранной плоскости. Нужно указать геометрическую плоскость, направления координат и момент или основу осреднения по времени.
Значение в точке ступицы не равно автоматически среднему по плоскости ротора. Это среднее также не является скоростью у каждого движущегося сечения лопасти. Руководство по относительному потоку рассматривает эту отдельную местную величину в движущейся системе отсчёта.
02 / Веса площади
Используйте область, представленную каждым значением.
Для скалярных значений Uj, представляющих подобласти Aj, среднее по площади равно Σ(Aj Uj)/ΣAj.
Для скалярных значений Uj, представляющих подобласти Aj, среднее по площади равно Σ(Aj Uj)/ΣAj. Равные численные веса эквивалентны лишь при равных представленных подобластях. Более частые точки в одной области не должны случайно увеличивать её физическую площадь.
Условный диск с равными областями при 6 и 10 m/s имеет среднее 8 m/s. Если область 6 m/s занимает три четверти площади, те же две скорости дают 7 m/s. Пространственные веса меняют результат без изменения местных показаний.
03 / Векторы
Осредните компоненты перед интерпретацией направления.
При векторном осреднении каждая компонента скорости получает одинаковые согласованные веса площади.
При векторном осреднении каждая компонента скорости получает одинаковые согласованные веса площади. Взятие модуля после этого обычно отличается от осреднения местных модулей. Различия направлений могут частично компенсироваться, даже при больших местных модулях скорости.
Для векторов равных площадей (6,2) и (6,−2) m/s векторное среднее равно (6,0) с модулем 6 m/s. Каждый местный модуль около 6.32 m/s. Эта условная геометрия иллюстрирует различие определений, а не запись набегающего потока MARSTON.
04 / Эквивалентный скаляр
Кубическое среднее сохраняет другую величину.
Для параллельного потока по нормали к площади, однородной плотности и неотрицательных местных скоростей задайте Ueq = [Σ(Aj Uj³)/ΣAj]^(1/3).
Для параллельного потока по нормали к площади, однородной плотности и неотрицательных местных скоростей задайте Ueq = [Σ(Aj Uj³)/ΣAj]^(1/3). Это сохраняет интегрированный по площади поток кинетической энергии данного представления набегающего потока; это не среднее арифметическое.
Пример равных площадей 6/10 m/s даёт кубическое среднее около 8.47 m/s против среднего арифметического 8 m/s. Косой поток требует соответствующего множителя нормального потока наряду с модулем скорости. Ни один эквивалентный скаляр здесь не предсказывает электрическую мощность и не меняет реальную кривую мощности.
05 / Модельная величина
Среднее в моделировании имеет заданную физическую роль.
Документация FAST.Farm называет осреднённую по диску ротора относительную скорость и выделяет её компоненту по нормали к диску.
Документация FAST.Farm называет осреднённую по диску ротора относительную скорость и выделяет её компоненту по нормали к диску. Это заданный вход модели или агрегат, а не разрешение считать все возможные средние одним числом.
Нормальная компонента может использоваться для одной нормировки импульса или нагрузки, а местный расчёт сечения сохраняет другие компоненты. Средние также отбрасывают пространственные структуры: два поля с одинаковым средним могут по-разному распределять высокие и низкие скорости вдоль пути лопасти.
06 / Потеря информации
Разделяйте пространственное осреднение и осреднение по времени.
Осреднение по времени прослеживает одну величину во времени, а по площади объединяет одновременные пространственные точки.
Осреднение по времени прослеживает одну величину во времени, а по площади объединяет одновременные пространственные точки. Для обоих нужно указать порядок и возможную нелинейную операцию между ними. Руководство по нелинейным средним объясняет, почему возведение в куб меняет этот вопрос.
Эта страница не даёт процедуру выборки в плоскости ротора, алгоритм эквивалентного ветра для продукции или оценку выработки MARSTON. Она объясняет выбор представления: один номинальный диаметр ротора не восстанавливает фактическое пространственное поле скоростей или его взаимодействие с машиной.
Связанные технические руководства: Плотность воздуха в ветроэнергетике: температура, давление и влажность · Спектры ветровой турбулентности, временные и пространственные масштабы · Нелинейные средние: почему куб среднего меняет результат.
Общие сведения: OpenFAST FAST.Farm: заданные осреднённые по диску величины относительного потока. 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 |
|---|---|---|
| Точечное значение | Одна точка и временная основа | Не является автоматически средним по диску. |
| Среднее по площади | ΣAjUj / ΣAj | Веса представляют физические подобласти. |
| Векторное среднее | Взвешенное среднее компонент | Модуль, взятый после осреднения, отличается. |
| Кубический эквивалент | [ΣAjUj³ / ΣAj]^(1/3) | Параллельный нормальный поток и однородная плотность. |
| Нормальная скорость | Компонента по нормали к диску | Отличается от полного модуля скорости. |
Инженерные вопросы.
Равно ли показание у ступицы среднему по плоскости ротора?
Только при условиях, делающих представление допустимым; это не тождество.
Можно ли придавать одинаковые веса неравным подобластям?
Обычно это представляло бы другое физическое среднее.
Равен ли средний модуль скорости модулю среднего вектора скорости?
В общем случае нет. Различия направлений приводят к разным значениям.
Является ли кубически эквивалентная скорость прогнозом мощности продукции?
Нет. Она сохраняет лишь заданное представление энергетического потока набегающего воздуха.
Могут ли два поля иметь одинаковое среднее, но по-разному нагружать лопасть?
Да. Среднее убирает сведения о пространственном распределении и временной структуре.
Являются ли пространственное и временное средние одной операцией?
Нет. Они объединяют значения по разным областям и требуют явных определений.
Технический запрос
Обсудите технический вопрос.
Ротор встречает поле, распределённое по площади, а одно показание ветра относится к одной точке. Предоставьте модель и применимые эксплуатационные или проектные сведения для инженерного обсуждения.