Расчет лопастей для ветрогенератора: Расчет лопастей ветряка — примеры расчета

Расчет лопастей ветряка — примеры расчета

Для удобства расчета лопастей из ПВХ труб создана замечательная программа в формате эксель. Данная программа создана специально для расчета лопастей из обычных канализационных труб, которые часто для этого используются в виду доступности и дешевизны. Программа взята с форума windpower-russia.ru, на момент написания статьи это последняя версия программы, так же там есть и предыдущие версии.

Скачать — Расчет лопастей ветрогенератора

В программе есть все данные и характеристики будущего винта. В желтые поля нужно вводить свои данные, такие как диаметр винта, количество лопастей, нужную быстроходность, расчетную скорость ветра и прочее. В итоге в зеленых ячейках таблицы произойдет расчет всех показателей будущего винта, таких как стартовый момент, обороты, мощность в ваттах, крутящий момент, КИЭВ и прочие. Владельцы компьютеров на windows я думаю знакомы с эксель и легко разберутся, а владельцам устройств на андройд можно скачать приложение для работы с эксель из маркета, например Kingsoft Offoce и воспользоваться встроенным офисным пакетом. Ниже скриншот.

>

Сама лопасть рассчитывается вводя данные в желтые ячейки с красными цифрами. Вводятся размеры кончика лопасти фронт и тыл, так же середины, и на радиусе 0,2R. От корня до 0,2R желтые поля, которые можно подогнать вручную под форму получившейся лопасти. Ниже скриншот ввода координат лопасти фронт и тыл.

>

Процесс работы программы таков. Сначала вводите диаметр трубы, вес трубы п/м, диаметр будущего винта, быстроходность и нужную скорость ветра, количество лопастей. А далее ниже изменяете фронт и тыл лопасти смотря на КИЭВ, мощность и обороты. В общем подгоняете винт под свой генератор. В результате ниже у вас появятся готовые координаты для нанесения на трубу. Ниже скриншот где в удобном виде все данные лопасти, его можно увидеть перейдя в таблице на вкладку «геометрия лопасти».

>

Из трубы лопасти вырезаются так, вдоль трубы чертится ровная линия, чтобы не ошибиться можно чертить литию по надписи вдоль трубы. Или трубу поставить вертикально по строительному уровню и им же отчертить вертикальную линию. Далее на этой линии сделать отметки радиуса лопасти, 20-ть точек. А далее уже координаты фронтальной части лопасти и тыльной. Фронт это та часть лопасти, которой она вращается вперед, а тыл задняя часть. Ну а дальше соединить точки и вырезать заготовку из трубы. Вырезать можно полотном по металлу вручную, или лобзиком, а некоторые даже болгаркой умудряются вырезать.

После останется вырезанные заготовки обработать, закруглить края фронтальной части лопасти, и заострить тыльную часть. Это делать нужно обязательно так как программа считает уже с учетом заостренной тыльной кромки лопастей, Заострять можно как болгаркой на шлифовальном круге, так и на наждачном станке. Ниже картинка как обрабатывать кромки лопасти.

>

Подгоняя винт под генератор особое внимание обращайте на быстроходность. Понятно что трехлопастные винты с быстроходностью Z5-6 имеют большие обороты, но пока они не выйдут на эту быстроходность, не раскрутятся, мощность очень маленькая. А если генератор слишком рано дает зарядку, то он не даст винту раскрутится и будет большой недобор мощности. Тут надо максимально соотнести мощность генератора и винта, чтобы их мощности совпадали на всем протяжении оборотов, тогда эффективность всей системы будет максимальной. Тоже касается и много-лопастных винтов, у них обычно выше стартовый момент что хорошо для генераторов с существенным залипанием, будут хорошо стартовать Но обороты небольшие из за быстроходности Z3-4, поэтому рост оборотов не такой большой и требует более тихоходного генератора.

Пример расчета лопастей ветрогенератора из ПВХ труб в таблице эксель

Многие спрашивают как пользоваться программкой по расчету лопастей, но в двух словах не объяснить, по-этому попробую показать на конкретном примере. И так чтобы рассчитать винт и геометрию лопастей для вырезания из трубы нужно сначала узнать параметры генератора. Для этого его можно покрутить на аккумулятор мерия силу тока при разных оборотах, или покрутить в холостую (без нагрузки) и записать напряжение генератора, а потом по формуле высчитать мощность генератора, думаю как вычислить мощность генератора вы определитесь.

К примеру у нас получился генератор с такой мощностью при заряде аккумулятора на 12 вольт. Эти данные получены при вращении реального генератора в станке, а показания считал ваттметр, генератор выдает:

50об/м — 0 Ампер
100об/м- 2 Ампер 30 Вт
150об/м — 8 Ампер 120 Вт
200об/м -14 Ампер 270 Вт
250об/м- 20 Ампер — 350 Вт
300об/м — 26 Ампер 450 Вт

Теперь зная мощность генератора прикинем винт. Для этого воспользуемся табличкой для расчета лопастей. Скачиваем архив Расчет лопастей из ПВХ труб, данная табличка взята с форума windpower-russia.ru. Распаковываем архив и у вас появится таблица эксель 2d4z10t315.xls, открываете ее, если не открывается то скачайте дополнительную программу для работы с файлами xls, это Офисный пакет для windows, и аналогичные программы для андроид устройств.

После открытия таблички у вас должно появится на экране вот такая таблица с разными параметрами и данными винта. Я открываю программу с планшета андроид и у меня таблица выглядит так (см. ниже скриншот). По умолчанию в ней уже рассчитан двух-лопастной винт с быстроходностью Z10 диаметром 4 метра из 315-й ПВХ трубы. Расчет на вкладке «Расчет», а геометрия лопасти на вкладке «Геометрия лопасти».

>

В желтые поля нужно вводить свои данные, такие как диаметр трубы, ее вес (в левом верхнем углу таблицы в столбцах А и В указан диаметр труб и масса). Диаметр труб стандартный, 110, 160, 250, 315мм, вес погонного метра трубы указан в таблице в верхнем левом угле в столбце «В». Далее вводим диаметр винта, быстроходность винта,

количество лопастей, нужную скорость ветра. При этом в зеленых полях таблицы должны изменится данные о винте, если данные не отображаются и вместо них вот такое, как на скриншоте ниже:

>

Значит вы ввели недопустимые цифры и таблица такое не может высчитать. Так к примеру если винт двухлопастной, то его быстроходность не может быть 2 -3, она должна быть как минимум 6 и выше, так-же если вы хотите 6-9 лопастей, то не ставьте быстроходность 6-7, для тихоходных винтов быстроходность 3-4 или ниже это норма. Далее при маленьком диаметре труб не ставьте большой диаметр винта, так-как тонкие лопасти не смогут работать в реальных условиях. Диаметр винта для каждого диаметра трубы должен быть разумным, так к примеру из 110-й трубы не более 1,2м, для 160-й не более 1,7м, так-как тонкие лопасти будут прогибаться на ветру и ловить флаттер.

Кроме того смотрите в нижнюю часть таблицы где зеленые столбцы «фронт» и «тыл», в которых отображаются координаты лопасти. Если рядом появились красные цифры, это значит что

углы лопасти запредельные и при таких углах лопасть работать не будет. Нужно изменить или размеры лопасти, или быстроходность, количество лопастей или диаметр, пока не исчезнут красные цифры. Координаты лопасти задаются в желтых полях где красные цифры в столбцах (фронт 0,1R тыл 0,1R и другие). Остальные параметры такте как «Степень торможения», «Жуковский/Сабинин 0/1» и прочее лучше не меняйте если не знаете зачем это.

>

После ввода основных координат лопасти 0,1R 0,5R и 0,2R внизу в зеленых полях «фронт» и «тыл» изменятся цифры и все другие параметры лопасти, если рядом появятся красные цифры значит вы ввели недопустимые данные. Не торопитесь и все станет понятно, в таблице выводятся все необходимые данные включая стартовый момент на определенном ветре, по этому если генератор имеет залипание, то можно вычислить при каком ветре сторонится винт.

Пример расчета лопастей из 160-й трубы для данного генератора

К примеру нам нужен винт под мощность нашего генератора, данные которого в самом начало статьи. Нам нужно чтобы ветряк начал давать зарядку уже при 3м/с, а это около 70-80об/м генератора и его мощность при этом около 20 ватт. Труба у нас к примеру 160мм, пробуем ее и смотрим на мощность винта и обороты изменяя диаметр, быстроходность, количество лопастей и координаты лопасти пока нас не устроит мощность винта и его обороты. Нужно чтобы мощность винта и обороты совпадали с мощностью и оборотами генератора, или были чуть больше. Если мощность винта будет ниже чем генератора, то винт будет «задыхаться» и не разовьет всю мощность, так-как генератор не даст ему раскрутится и выйти на свои обороты.

Самый лучший результат я получил из 160-й трубы при диаметре 2,2м и быстроходности Z3,4 — лопастей 6шт, но такой диаметр винта из трубы 160мм лучше не делать, слишком тонкие и хлипкие лопасти получатся. При 3м/с номинальные обороты винта составили 84об/м и мощность винта 25ватт, то-есть примерно подходит. Надо конечно с запасом на КПД генератора, но 160-я труба и так тонкая и скорее всего уже при 7м/с будет наблюдаться флаттер. Но для примера пойдет. Теперь если изменять скорость ветра в таблице, то видно что

мощность винта и его обороты будут примерно совпадать с параметрами винта, что нам и требуется, так-как важно чтобы винт был не перегружен и не недогружен — иначе пойдет вразнос на большом ветре.

>

Так при разном ветре я получил такие данные винта. Ниже на скриншоте данные винта при 3м/с, максимальная мощность винта (КИЭВ) при быстроходности Z3,4 Обороты и мощность при этом примерно совпадают с мощностью генератора при этих оборотах. Обороты генератора 100об/м- 2 Ампер 30 ватт

>

Далее вводим скорость 5м/с, это как видно на скриншоте 141об/м винта и мощность на валу винта 124 ватта, тоже примерно совпадает с генератором. Обороты генератора 150об/м — 8 Ампер 120 ватт

>

При 7м/с винт начинает по мощности обходить генератор и естественно недогруженный набирает большие обороты, по этому быстроходность я поднял до Z4 , получилось тоже примерное совпадение по мощности и оборотам с генератором. Обороты генератора 200об/м -14 Ампер 270 ватт

>

При 10м/с винт стал гораздо мощнее генератора при номинальной быстроходности так-как мало-оборотистый и не может раскрутить генератор быстрее. Так при Z4 мощность винта 991ватт, а обороты всего 332об/м. Обороты генератора 300об/м — 26 Ампер 450 ватт. Но недогруженный генератор позволяет раскрутится винту до быстроходности Z5 и выше, при этом КИЭВ винта падает, а следовательно и мощность, но при этом возрастают обороты, по этому получилось так что винт раскрутит генератор немного больше, но сам при этом потеряет в мощности и где то наступит баланс. Данные при этом примерно совпадут с генератором, но винт явно по мощности обгоняет генератор, по-этому при этом ветре пора делать защиту уводом винта из под ветра.

>

Так мы подогнали винт из ПВХ трубы диаметром 160мм под генератор. Сразу скажу что именно шести-лопастной винт такой быстроходности оказался самым подходящим. А так можно считать винт любого диаметра и количества лопастей. Просто трех-лопастной винт диаметром 2,3м для этого генератора оказался слишком скоростным и он не набрал бы обороты для своего максимального КИЭВ, так-как генератор сразу бы его начал тормозить.

По этому увеличением количества лопастей я понизил обороты винта и сохранил его мощность. Так винт получился подходящим под генератор, но 160-я труба внесла свои ограничения, в частности и так диаметр слишком большой и на ветру от 7м/с винт с хлипкими и тонкими лопастями скорее всего получит флаттер, и будет рокотать как взлетающий вертолет. Да и этим винтом мы снимаем с генератора грубо говоря при ветре 10м/с всего ватт 600-700, а можно в два раза больше, если поднять быстроходность винта и немного увеличить его диаметр.

Ниже скриншот с вкладки «Геометрия лопасти». Это размеры для вырезания лопасти из трубы

>

Второй пример расчета винта для этого генератора

В первом варианте расчета мы подогнали тихоходный винт из 160-й трубы. Ветрогенратор с таким винтом получился всего 600-700 ватт при ветре 10м/с, 160-я труба не позволяет нам увеличить еще диаметр так-как слишком слабая, но можно взять более подходящую трубу и сделать ветряк гораздо мощнее применив быстроходный винт. К примеру возьмем трубу 250мм и винт диаметром 2,7м и начнем с 3м/с, нам же хочется чтобы зарядка начиналась как можно раньше. Вводим данные винта пока все показатели не подойдут под наш генератор. У меня получилось так:

>

Скорость ветра 3м/с, обороты винта и мощность примерно совпадают с параметрами генератора, осталось проверить как будут совпадать данные при увеличении скорости ветра. При 6м/с снова винт примерно совпадает с генератором и немного мощнее что и надо чтобы компенсировать потери на КПД генератора и другие.

>

Дальше на скриншоте ниже видно что винт при быстроходности Z5 далеко ушол от генератора по мощности, по-этому надо подминать быстроходность, так-как недогруженный винт пойдет набирать обороты дальше пока его КИЭВ не упадет, следовательно и мощность. Быстроходность я поднял до Z7,7, в результате КИЭВ упал, но возрасти обороты, так как в реале недогруженный винт пойдет раскручиваться до большей быстроходности. В результате обороты около 550 и мощность 1,2кВт, что как раз и будет у генератора при таких оборотах.

>

Получается в сравнении с предыдущим винтом при использовании одного и того же генератора мощность составила 600 ватт примерно, максимум 700. А во втором случае увеличением диаметра винта и его быстроходности удалось поднять максимальную мощность до 1200 ватт. Если бы мы оставили 6 лопастей, то не получили бы таких оборотов и винт был бы с огромным перебором по мощности но с маленькими оборотами, а генератор давал бы меньше энергии так-как обороты генератора были бы меньше.

Весь смысл подгона винта под генератор заключается в подгонке по мощности и оборотам, чтобы винт был под нагрузкой, но при этом смог тянуть генератор и раскручиваться до номинальных оборотов в соответствии с быстроходностью, иначе мощность винта (КИЭВ) будет маленькая. И чтобы винт не-был с перебором по мощности, иначе он с шумом лопастей будет набирать бешеные обороты, и уйдет вразнос что может быть очень опасно если винт плохо сбалансирован и мачта слабая, от вибраций много чего может не выдержать, тут обязательно защита нужна уводом винта из под ветра. Если винт с перебором по мощности, то электро тормозом его не остановишь, генератор ведь слабее будет.

Как вырезать лопасти

>

После того как винт подогнали под генератор, то можно вырезать лопасти, для этого на вкладке «геометрия лопасти» в табличке есть все параметры. На трубе чертится ровная линия вдоль трубы. Чтобы начертить линию ровно поставьте трубу вертикально, прислоните например к дверному косяку, который должен быть строго вертикальным (проверьте строительным уровнем). А далее грузик на ниточке к верху трубы и делаете две засечки, вверху и внизу, соединяете линию и у вас получится ровная линия вдоль трубы.

Далее по линии начиняя с корня лопасти отмечаете размеры радиуса лопасти — в столбце «Радиус лопасти» в зеленых колонках. По этим размерам на линии ставите точки в лево и в право от корня лопасти. Влево если смотреть от корня лопасти к кончику будут координаты лекала Тыл мм, а справа от линии координаты лекала Фронт мм. После соединяете точки и у вас образуется лопасть, которую обычно вырезают с помощью полотна от ножовки по металлу, или электролобзиком.

Отверстия для крепления лопасти на хаб делаются строго по центральной линии лопасти, которую чертили на трубе в самом начале, если сместить отверстия, то лопасть встанет под другим углом к ветру и потеряет все свои качества. Кромки лопасти нужно обязательно обработать, фронтальную часть лопасти закруглить, тыльную часть заострить’ и закруглить кончики лопастей чтобы ничего не свистело и не шумело. Таблица эксель уже учитывает при расчете обработку кромок таким образом как на картинке ниже.

>

Надеюсь вам стало понятнее как пользоваться табличкой и как подбирать винт под генератор. Для примера я конечно выбрал генератор с неподходящими параметрами так-как слишком рано начинается зарядка 12в АКБ, для 24в и 48 вольт результаты были бы другие и мощность еще выше, но все примеры не опишешь.

Самое главное понять принципы, например подбирая винт если он имеет хорошую мощность при одних оборотах, это не значит что он будет ее иметь на практике, если генератор слишком рано нагрузит винт, то он не выйдет на свои обороты и не разовьет ту мощность, которая должна быть при меньших оборотах, хоть и ветер будет расчетный или даже выше. Лопасти настроены на определенную быстроходность и будут брать максимум мощности от ветра при своей быстроходности.

Быстроходность винта это отношение скорости кончика лопасти к скорости ветра и не не связана с оборотами винта. При одной и той-же быстроходности винты разных диаметров будут иметь разные обороты. Так например винт диаметром 2м с быстроходностью Z5 сделает при ветре 5м/с примерно ( 2*3,14=6,28) 1,3об/с. А винт диаметром 1м с быстроходностью Z5 сделает (1*314=3,14) 1,8об/с. Дополнительные материалы по расчету лопастей смотрите в разделе «Расчет ветрогенераторов». Вопросы можете оставить в комментариях ниже.

Лопасти из ПВХ труб — расчет лопастей ветрогенератора

В мире самодельных горизонтальных винтов ПВХ трубы обрели большую популярность так-как доступны и есть в любом строительном магазине, прочные, и с ними легко работать. Можно сказать что практически все самодельные и не только ветрогенераторы с диаметром винта менее 2 м сделаны именно из ПВХ труб различного диаметра, ну а самый доступный диаметр это конечно 160-я труба, которая отлично подходит для винтов диаметром до 1,8м.

Расчеты самодельных лопастей из канализационных труб, ниже на фото показано как правильно обрабатывать кромки лопастей.

>
>

---

Ниже даны таблицы по которым можно рассчитать винт под свой генератор.

Метод расчета лопастей, фото и таблица взяты с замечательного форума
windpower-russia

Последняя версия таблицы расчетов лопастей из ПВХ трубы.

Скачать — Расчет параметров ветроколеса.

Все рассчитанные лопасти ниже на скриншотах имеют свой идентификатор в виде 3D1500Z5T160

где первая цифра отображает количество лопастей винта,

вторая — диаметр винта в мм,

третья — быстроходность винта ,

четвертая — диаметр трубы в мм,

D — диаметр винта

Z — быстроходность

T — диаметр трубы

Данная подборка винтов сделана для более быстрого поиска и выбора подходящего винта под свой ветрогенератор

Лопасть 2D1000Z7T110. >

Такой винт хорошо подойдет например для маломощных генераторов аксиального типа, которые собираются на маленьких магнитах типа 20*5мм, и их мощность не превышает 50 ватт. Для работы таких генераторов требуются высокие обороты, что как раз обеспечит такой винт.

---

Лопасть 2D1200Z8T110.
>
Немного увеличенный винт, так-же подойдет для маломощных генераторов, которым требуются большие обороты. Минус правда такой быстроходности это небольшой стартовый момент, поэтому генераторы с ощутимым залипанием не подойдут к этому винту, такие как шаговые крупные моторчики и прочее. Для аксиальных ветрогенераторов этот винт хорошо подойдет.

---

Лопасть 3D1200Z5T110.
>
Трех-лопастной винт имеет более низкие обороты, но более высокий стартовый момент страгивания. Этот винт подходит для высокооборотистых генераторов мощностью до 100ватт. К этому винту хорошо подойдут шаговые моторчики, аксиальные генераторы небольшой мощности, низковольтные двигатели малой мощности, авто-генераторы на слабых магнитах или перемотанные слишком толстым проводом, для зарядки с 200-300об/м.

---

Лопасть 3D1200Z5.5T16.
>
Быстроходный винт с увеличенной разгонной зоной для быстрого набора оборотов и момента страгивания. Высокооборотистый винт специально для генераторов, которым для начала зарядки требуются высокие обороты. Хрошо подойдет для маломощных аксиальных генераторов, автогенераторов, и других высокооборотистых генераторов не большой мощности до 100 ватт на 12 вольт и 170ватт на 24 вольт систему.

---

Лопасть 3D1500Z5T160.
>
>
Оптимальный винт для генератора мощностью до 150 ватт на 12 вольт систему и до 300 ватт на 24 вольта. Винт сопровождается графиком зависимости мощности от оборотов и скорости ветра. Я на своем ветрогенераторе испольную именно этот винт, он быстроходный и имеет хороший стартовый момент.

---

Лопасть 3D1500Z6.5T160.
>
Этот винт рассчитан на очень высокую быстроходность, чем предыдущие трех-лопастные винты. Хорошо подходит без мультипликатора к низковольтовым двигателям постоянного тока небольшой мощности, ну и конечно для аксиальных генераторов, которые для начала зарядки требуют больших оборотов.

---

Лопасть 6D1500Z3.5T160.
>
Шести-лопастной винт с уменьшенной разгонной зоной, зато все шесть лопастей помешаются на трубе.

---

Лопасть 3D1700Z4T200.
>
Винт из 200-й трубы, стартовый момент 0,226Нм при скорости ветра 4,4м/с КИЭВ 0,39 на 5м/с.

---

Лопасть 5D1700Z4T160.
>
стартовый момент 0,210Нм при скорости ветра 4,0м/с КИЭВ 0,41 на 5м/с

---

Лопасть 6D1700Z3T160.
>
стартовый момент 0,225Нм при скорости ветра 3,1м/с КИЭВ 0,39 на 5м/с

---

Лопасть 3D1700Z5T200.
>
>

---

Лопасть 3D2000Z5T200.
>

---

Лопасть 3D2300Z5T250.
>

---

Лопасть 3D3000Z5T315.
>

---

Лопасть 3D3200Z5T400.
>

Расчет лопастей для ветряков – … народные ветряки!

Лопасти ротора ветротурбины получают мощность от ветра, замедляя его. Они оказывают сопротивление ветру, и ветер налегает на них с той же силой.

Тела в воздушном потоке создают силу, напрвленную против вектора скорости, называемую лобовым сопротивлением.

Сила напора использовалась в самых ранних ветряках. Легко представить себе, как эта сила заставляет двигаться щиты, но такие ветряки очень тихоходны и лопасти, которые перемещаются против ветра, противодействуют вращению. В аэродинамике сила напора правильно называется силой по скорости полета. Силу напора часто называют силой лобового сопротивления. Пользуясь этим термином, не надо забывать, что сила лобового сопротивления на самом деле направлена в другую сторону, против ветра.

Напор – сила ветра, направленная по направлению потока. Но есть и другая сила, называемая ‘подъемной силой’ которая всегда направлена под прямым углом к направлению ветра.

Лопасти ветряка с горизонтальной осью не могут двигаться по направлению ветра, таким образом они не могут получить никакой пользы от силы напора. Вместо этого они используют подъемную силу.

При расчете лопасти необходимо определить ширину хорды и угол установки лопасти β в нескольких сеченях по длине лопасти. В каждом сечении необходимо определить правлиьную форму лопасти, чтобы получить лучшее усилие (подъемную силу) от каждой порции ветра, с которой это сечение будет иметь дело.

Процесс вычисления наилучшей нагрузки и соответствующей ей наилучшего профиля, известный как метод конечных элементов. рассматривает лопасть, как совокупность отдельных элементов.

Элекент лопасти находящийся на расстоянии r от центра работает в узком кольце из всей ометаемой области и производит работу по замедлению своей порции воздуха с максимумом эффективности в соответствии с критерием Бетца.

Площадь кольца ометамемая ветром

2πrΔr

Его окружная скорость будет (r/R)ZV, где Z – выбранная нами быстроходность.

Скорость набегания потока, которую лопасть ‘ощущает’, будем называть истинным ветром. Она определяется скоростью (величиной и направлением) встречи лопасти с молекулами воздуха.

Окружную скорость лопасти необходимо прибавить к скорости ветра, чтобы получить скорость набегания потока, истинный ветер, создающей подъемную силу.Окружная скорость обуславливает силу действую на лопасть в плоскости вращения.

Сила напора направлена против движения лопасти.

Подъемная сила помогает движению лопасти.

Обе силы воздействуют на лопасть и, в свою очредь, сами замедляют ветер.

>

Вычисление подъемной силы и силы напора

Подъемная сила

Сила напора

Где:

ρ – плотность воздуха 1,29кг/м³ При 0^oC на уровне моря.

S – площадь лопасти м²,

V – скорость набегания потока м/с.

Подъемная сила и сила лобового сопротивления зависят от коэффициентов подъемной силы с_y и коэффициента лобового сопротивления c_x , которые в свою очередь зависят от примененного в лопасти профиля и угла атаки α, под которым поток ударяет в лопасть.

Мы больше привыкли к графикам воздушных сил, которые здесь повсюду.

Линия хорды самая длинная линия в сечении профиля, соединяющая носок и заднюю кромку.

Угол атаки α – это угол между вектором набегания потока и хордой лопасти.

Вы не можете вычислить коэффициенты подъемной силы и лобового сопротивления. Они измерены экспериментально в аэродинамических трубах и занесены в атласы профилей.

Вот типичный график коэффициента подъемной силы с_y , в зависимости от угла атаки α.

При увеличении угла атаки подъемная сила тоже увеличивается, пока не достигнет точки срыва потока.

Поток воздуха отрывается от поверхности профиля в задней части крыла.

Подъемная сила падает, а сила лобового сопротивления быстро увеличивается.

Большинство плоских тел дадут подобный вид графика с_y(α). Но изогнутые профили дадут большее отношение с_y/c_x.

При проектировании ротора воздушной турбины угол α будет зависеть от угла истинного ветра ψ, и, следовательно, угла установки лопасти β.

Таким образом при изменении α, мы управляем подъемной силой и силой лобового сопротивления лопасти.

Мы должны оптимизировать подъемную силу, но лопасть не будет работать хорошо, если сила лобового сопротивления не минимизирована.

Для каждого профиля необходимо определить такой угол атаки для которого отношение Cy/Cx, называемое в аэродинамике аэродинамическим качеством, наивысшее.

Нахождение точного значения оптимального угла α может быть запутанным процессом, потому что подъемная сила и сила лобового сопротивления зависят от сечения и от числа Рейнольдса (зависящего в свою очередь от размера хорды и скорости лопасти).

ЧИСЛО РЕЙНОЛЬДСА = 68 500 х ДЛИНА ХОРДЫ (м) х ИСТИННАЯ СКОРОСТЬ (м/с)

Если b = 0,07 м и Z = 5 и V = 5 м/ c, то истинная скорость равна 25 м/с и Re = 120  000

Слева два графика профиля NACA 4412 снятых для разных чисел Рейнольдса.

Левый график показывает зависимость Cy(α).

Правый график показывает зависимость Cy( Cx).

Тангенс угла наклона прямой, проведенной через начало координат равен аэродинамическому качеству (отношению Cy/Cx).

Если провести касательную к кривой, соответствующей какому-либо числу Рейнольдса, то эта касательная покажет максимально возможное аэродинамическое качество для данного Re.

Для NACA 4412 эта точка касания соответствует Cy приблизительно равным 1 и α равным 6.

Заметьте, что низкие числа Re приводят к малым значениям Cy и низкому аэродинамическому качеству, что объясняет проблемы для пропеллеров с узкими лопастями при слабых ветрах.

Существуют другие профили ( ClarkY и K2), которые лучше работают при низких числах рейнольдса.

Практически все профили имеют наивысшее аэродинамическое качество при угле атаки равном 5 градусам. Если характеристики профиля неизвестны мы можем полагать, что угол установки можно вычислить как

β = ψ – 5

ПОЛЯРЫ ПОЛУЧЕННЫЕ В АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЕ

Для вычисления угла установки В мы должны знать угол набегания потока, под которым истинный ветер набегает на плоскость ветроколеса.

ВЫЧИСЛЕНИЕ УТОЧНЕННОГО УГЛА УСТАНОВКИ ЛОПАСТИ β

поскольку

Итак угол установки

Где α равно примерно 5

Следующуя страница будет еще богаче на полезные формулы.

Закончив с вычислениями β, мы должны вычислить ширину лопасти. Будем рассуждать так:

Каждый элемент лопасти взаимодействует с определенным кольцом ветра.

Поскольку радиус у центра становится меньше, то и площадь кольца становится меньше. Поэтому внешние части лопасти производят больше энергии. Центральные части лопасти менее важны и отличаются по форме от концевых частей лопасти.

Скорость ветра после ветроколеса замедляется до 1/3 по сравнению с первоначальной. Это замедление происходит от воздействия осевой силы, которая тесно связана с подъемной силой.

ПРЕНЕБРЕГАЯ СИЛОЙ ЛОБОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (ввиду малости ошибки)

ОСЕВАЯ СИЛА = ПОДЪЕМНАЯ СИЛА cos(ψ)

ПО БЕТЦУ ОСЕВАЯ СИЛА

=

КАК МЫ ЗНАЕМ, ПОДЪЕМНАЯ СИЛА

=C_y(ρ/2)ibΔr(ИСТИННАЯ СКОРОСТЬ)²

=C_y(ρ/2)ibΔr(ZV(r/R)/cos(ψ))²

Это дает грубую формулу для ширины хорды b , которая создаст осевую силу, соответствующую условию Бетца.

Если i – число лопастей, Cy – коэффициент подъемной силы, b – ширина хорды в сечении r и V – скорость ветра, то произведение ibΔr равно суммарной площади лопасти производящую подъемную силу в этом кольце.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

ДЛЯ ПРОСТОТЫ МЫ ПРЕДПОЛОЖИЛИ, ЧТО Cy И COS(ψ) ОБА ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО = 1

ЭТО УРАВНЕНИЕ РАБОТАЕТ ЛУШЕ ВСЕГО ДЛЯ ВНЕШНИХ ЧАСТЕЙ ЛОПАСТИ

ВЫВОДЫ:

РАЗМЕР b УВЕЛИЧИВАЕТСЯ ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО РАДИУСУ r

т.е. форма лопасти должна быть треугольной в плане

b ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО ЧИСЛУ ЛОПАСТЕЙ i

т.е. малолопастной пропеллер будет иметь широкие лопасти

b ОБРАТНО ПРОПОРЦИОНАЛЬНО КВАДРАТУ БЫСТРОХОДНОСТИ

т.е. удвоение скорости вызывает уменьшение ширины лопастей в 4 раза

Возвратимся к расчету лопастей.

1. Выберем диаметр ротора, для получения необходимой мощности

Диаметр (м)	Мощность (Вт)
1	50 – 100
2	250 – 500
3	500 – 1000
4	1000 – 2000
5	2000 – 3000

2. Выбираем быстроходность Z. Вы вольны идти по пути проб и ошибок. Я предлагаю, чтобы Вы выбрали быстроходность между 5 и 8.

Быстроходность определяет обороты ветряка. ОБОРОТЫ = 60 ZV/πD об/мин

3. Решаем, какое количество лопастей будет на ветряке. i = 3 является наилучшим вариантом.

Или попытайтесь вычислить i = 80/Z²

4. Ширина хорды на конце лопасти будет: b = 4 D/ Z²i

Например, если D = 2м, Z = 7 и i = 2, тогда b = 4х2/49х2 = 0,08 м (или 8 см). Концевая часть является самой важной, но внутренняя часть должна быть сделана шире, чтобы создавать большой стартовый вращающий момент.

5. Чтобы найти лучший угол установки лопастей пользуйтесь этим графиком.

ЭТО ИДЕАЛЬНЫЙ УГОЛ ДЛЯ ТОЧКИ А, ЛЕЖАЩЕЙ БЛИЗКО К КОНЧИКУ ЛОПАСТИ

НА ПРАКТИКЕ МНОГО ВЕТРЯКОВ ПОСТРОЕНЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ НЕКРУЧЕНЫХ ЛОПАСТЕЙ С НЕИЗМЕННОЙ ШИРИНОЙ ПО РАДИУСУ И ПОСТОЯННЫМ УГЛОМ УСТАНОВКИ. КАК НИ УДИВИТЕЛЬНО, НО ТАКОЕ УПРОЩЕНИЕ МАЛО СКАЗЫВАЕТСЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЕТРЯКА

ОДНАКО ЕСТЬ СЕРЪЕЗНЫЕ ОСНОВАНИЯ, ЧТОБЫ ДЕЛАТЬ ЛОПАСТЬ СУЖАЮЩЕЙСЯ К КОНЧИКУ И ДЕЛАТЬ КРУТКУ ЛОПАСТИ:

1. ЛУЧШЕ СТАРТ

2. МАССИВНЕЕ И КРЕПЧЕ СТУПИЦА

Факторы, влияющие на КИЭВ (коэффициент использования энергии ветра)

(Куда теряется энергия?)

1 причина – поток, который огибает ветряк. Бетц выяснил, что максимальный КИЭВ, который мы можем получить, 0,593 из мощности ветрового потока. Чтобы получить такую мощность мы должны затормозить поток до 1/3 первоначальной скорости.

3 причина – вследствии того, что мы не можем везде поспеть. В ветряках с небольшим количеством лопастей выше нагрузки, и ветер предпочитает пройти мимо кончиков лопастей. Это известно, как концевые потери.

2 причина – потеря мощности во вращающемся цилиндре отходящего воздуха. Глауэрт выяснил, что потери на вращение отходящего воздуха будут наибольшими у тихоходных ветряков.

ДВИЖУЩАЯ ОКРУЖНАЯ СИЛА= Ysin(ф)(1 – (3 r/2 R) Z/ K) где K = Y/ X – аэродинмическое качество

ТАКИМ ОБРАЗОМ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ КАЧЕСТВО ДОЛЖНО БЫТЬ БОЛЬШЕ, ЕСЛИ НУЖНО ПОЛУЧИТЬ БОЛЬШУЮ БЫСТРОХОДНОСТЬ. СИЛА ЛОБОВОГО СОПРОТИВЛЕНЯ БЕРЕТ БОЛЬШУЮ ПОШЛИНУ

4 причина – падение движущей окружной силы, которая зависит от аэродинамического качества. Это сильнее сказывается для быстроходных пропеллеров, где вектор подъемной силы отклоняется больше всего от направления движения лопасти.

Какой же вариант ветряка наилучший?

По графику видно, что быстроходность около 5 является оптимальной, а количество лопастей должно быть максимально возможно.

Трудность с большим количеством лопастей в том, что они должны быть очень узкие или быть очень тихоходными (или оба условия вместе), чтобы удовлетворить условию Бетца.

Совершенный ротор ветротурбины имеет бесконечное количество бесконечно узких лопастей.

Клаус Ниброе из Windmission создал ротор типа «windflower», следуя этой логике.

Из-за низкого числа Рейнольдса применяемые профиля должны быть тщательно выбраны и быть очень узкими. Чтобы достичь прочности и жесткости на кручение, для этого требуются первоклассные композитные материалы и большое профессиональное мастерство.

Здесь показан 12-лопастной ветряк « WINDFLOWER » спроектированный с быстроходностью 3,6. Возможно это наиболее эффективная форма ротора.

На практике этот подход редко используется, потому что такой ветряк слишком тихоходен. 3-х лопастной ветряк, работающий на большей быстроходности, работает лучше, несмотря на потери.

Вот менее честолюбивая форма лопасти.

ЕСЛИ ШИРИНА КОНЧИКА b = (7/100)R, ТО

i = 80/Z²

ЭТО ПРАВИЛО ГОДИТСЯ ТОЛЬКО ДЛЯ ИЗОБРАЖЕННОЙ ЛОПАСТИ С ХОРДОЙ НА КОНЧИКЕ РАВНОЙ 3,5% ОТ ДИАМЕТРА ПРОПЕЛЛЕРА.

Как только Вы выбрали форму лопасти в плане, количество лопастей будут продиктованы быстроходностью Z.

Высокоскоростные ветряки (за и против)

График справа показывает скорости и мощности воздушных винтов с быстроходностью 5 при ветре в 5 м/с

На этом графике мощность рассчитана из условия КИЭВ 0,25 и потерь в целом равным 40%, которые являются достижимыми для маленьких ветряков.

(Потери складываются из потерь на трение, потерь в железе, меди, в выпрямителе)

Выбор размера ветряка (диаметра) в зависимости от требуемой мощности.

СТАРТОВЫЙ ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ МОЖЕТ БЫТЬ ОЦЕНЕН ПО ФОРМУЛЕ

НАПРИМЕР ВЕТРЯК 2 М ДИАМЕТРОМ С БЫСТРОХОДНОСТЬЮ Z = 5 БУДЕТ ИМЕТЬ ПРИ 4 М/С СТАРТОВЫЙ ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ

N. B. ЭТО ОЧЕНЬ ПРИБЛИЖЕННАЯ ФОРМУЛА

Выбо быстроходности Z зависит от многих факторов.

Высокая быстроходность приводит к высокой частоте вращения вала, необходимой для эффективного производства электроэнергии и перевешиват эти неудобства:

1. Шум лопастей выше

2. Вибрация в случае 2-лопастного или 1-лопастного ветряка.

3. Кромки лопастей при высоких скоростях эррозируют.

4. Снижение эффективности ротора из-за роста лобового сопротивления и концевых потерь.

5. Трудности при старте

КОНЧИКИ ЛОПАСТЕЙ, ДВИЖУЩИХСЯ СО СКОРОСТЬЮ СВЫШЕ 80 М/С СИЛЬНО ПОДВЕРЖЕНЫ ЭРРОЗИИ, ВЫЗВАННОЙ МЕЛКИМИ ЧАСТИЦАМИ ДВИЖУЩИМСЯ С ВЕТРОМ. ЭТИ ПОВРЕЖДЕНИЯ МОЖНО СУЩЕСТВЕННО УМЕНЬШИТЬ ИСПОЛЬЗУЯ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПОКРЫТИЯ.

РОТОР 5 М В ДИАМЕТРЕ С БЫСТРОХОДНОСТЬЮ 7 НА 12 М/С БУДЕТ ДЕЛАТЬ 350 ОБ/МИН И БУДЕТ ПОДВЕРЖЕН ЭРРОЗИИ.

ЭФФЕКТ СУЩЕСТВЕННО УВЕЛИЧИВАЕТСЯ С УВЕЛИЧЕНИЕМ СКОРОСТИ

Hugh Piggott http://www.scoraigwind.co.uk/

Перевод Розин М.Н.

11 марта 2007г.

Поделиться ссылкой:

Похожее

Лопасти для ветрогенератора. Расчет лопастей ветрогенератора.

Лопасти ветрогенератора являются наиболее важной частью ветроэлектрического агрегата. От формы лопастей зависят мощность и обороты ветродвигателя. Мы не будем останавливаться в этой брошюре на расчете новых лопастей ввиду сложности этой задачи, а воспользуемся готовыми крыльями, имеющими определенную форму и отличающимися высоким коэффициентом использования энергии ветра и большой быстроходностью. Нам необходимо лишь решить вопрос, как определить размеры новых лопастей на желаемую мощность, исходя из размеров известных крыльев при сохранении первоначальной их характеристики.
Примем для маломощных ветроэлектрических агрегатов быстроходный двухлопастный ветряк со следующей известной из практики характеристикой:

Число лопастей…………..2
Коэффициент использования энергии ветра . 0,35
Быстроходность ветроколеса……..7,0

Под быстроходностью ветрогенератора надо понимать отношение окружной скорости конца лопасти к скорости ветраПринимая одну и ту же быстроходность, равную 7, для ветроколес разных диаметров, мы будем получать разные обороты ветроколес при одной и той же скорости ветра. Наибольшие обороты будет развивать ветроколесо с наименьшим диаметром. Вообще обороты ветроколес с равными бы-строходностями будут относиться друр к другу обратно пропорционально их диаметрам, т. е.Это значит ветроколесо с диаметром D1 будет делать оборотов в минуту во столько раз больше, во сколько диаметр этого ветроколеса D1 меньше диаметра D2 другого ветроколеса. Например, если ветроколесо с диаметром 1,5 м делает 714 об/мин, то ветроколесо с диаметром 3 м будет делать 357 об/мин, т. е. в два раза меньше, хотя быстроходности и

Лопасти для ветрогенератора. расчет лопастей ветрогенератора

Расчёт инвертора под домашний ветряк

Сразу следует оговориться: если конструкция домашней энергетической ветроустановки содержит один аккумулятор на 12 вольт, смысл ставить инвертор на такую систему полностью исключается.

В среднем потребляемая мощность бытового хозяйства составляет не менее 4 кВт на пиковых нагрузках. Отсюда вывод: количество аккумуляторных батарей для такой мощности должно составлять не менее 10 штук и желательно под напряжение 24 вольта. На такое количество АКБ уже есть смысл устанавливать инвертор.

Инвертор небольшой мощности (600 Вт), который может быть использован для домашней малой энергетической установки. Запитать от такой техники напряжением 220 вольт можно телевизор или небольшой холодильник. На лампы в люстре тока уже не хватит

Однако чтобы обеспечить полностью энергией 10 аккумуляторов с напряжением по 24 Вт на каждый и стабильно поддерживать их заряд, потребуется ветряк мощностью не менее 2-3 кВт. Очевидно, для бытовых простеньких конструкций такую мощность не потянуть.

Тем не менее, рассчитать мощность инвертора можно следующим образом:

1. Суммировать мощность всех потребителей.
2. Определить время потребления.
3. Определить пиковую нагрузку.

На конкретном примере это будет выглядеть так.

Пусть в качестве нагрузки есть бытовые электроприборы: лампы освещения – 3 шт. по 40 Вт, телевизионный приёмник – 120 Вт, компактный холодильник 200 Вт. Суммируем мощность: 3*40+120+200 и получаем на выходе 440 Вт.

Определим мощность потребителей для среднего периода времени в 4 часа: 440*4=1760 Вт. Исходя из полученного значения мощности по времени потребления, логичным видится подбор инвертора из числа таких приборов с выходной мощностью от 2 кВт.

Опираясь на это значение, рассчитывается вольт-амперная характеристика требуемого прибора: 2000*0,6=1200 В/А.

Классическая схема воспроизводства и распределения энергии, полученной от ветряного генератора бытового типа. Однако чтобы обеспечить долговременной энергией такое количество приборов, нужна достаточно мощная установка (+)

Реально нагрузка от домашнего хозяйства на семью в три человека, где имеется полноценное оснащение бытовой техникой, будет выше рассчитанной в примере. Обычно и по времени подключения нагрузки параметр превышает взятые 4 часа. Соответственно, инвертор ветряной энергосистемы потребуется более мощный.

Принцип работы

Принцип действия ротора Онипко основан на классических аэродинамических посылках. Изменения коснулись самой идеи вращающихся лопастей. Они превращены в сплошное полотно, не имеющее разрывов в плане, но вытянутое в боковом сечении в конус. В результате получается крыльчатка, максимально эффективно контактирующая с потоком ветра.

Площадь контакта имеет наиболее высокую величину из возможных, что позволяет получить высокочувствительный ротор. Параметры спирали оптимальным образом взаимодействуют с потоком, позволяя получить устойчивое вращение при

Количество лопастей для ветрогенератора сравнение эффективности и КИЭВ

Очень часто люди заблуждаются в том что многолопастные винты для слабого ветра, а трех-двух лопастные для сильного. И многие считают что для слабых ветров более эффективен именно многолопастной винт, ведь много лопастей, от этого тяга выше, больше ветра охватывают лопасти, крутящий момент выше, и следовательно мощность, но это не так. Из за большего количества лопастей выше стартовый момент, поэтому если генератор имеет сильное магнитное залипание, то приходится что-то делать чтобы увеличить стартовый момент, и обычно это добавление лопастей.

>

Давайте представим сначала одну лопасть и действующие на нее физические факторы. Лопасть имеет крутку, углы относительно потока ветра, и ветер налегая на нее, заставляет лопасть под давлением двигаться (выдавливаться вперед по оси вращения). Но лопасть двигаясь в своей плоскости преодолевает лобовое (фронтальное) сопротивление плотного воздушного потока. Этот поток и тормозит лопасть не давая ей набрать больше оборотов, и чем выше обороты, тем выше аэродинамическое сопротивление.

Если же лопастей больше чем одна, две-три, или 12 штук, то аэродинамическое сопротивление всех лопастей не остается равным одной, оно складывается, потери складываются в общие и обороты винта падают. Много энергии тратится просто на вращение. Плюс проходящие лопасти сильно возмущают поток закручивая его, от этого позади идущие лопасти получают еще большее лобовое сопротивление и снова тратится отнимаемая у ветра мощность и падают обороты. Именно на обороты тратится много мощности отбираемой у ветра.

Так же когда по кругу целый лес из лопастей, то ветру становится труднее проваливаться сквозь винт. Ветроколесо задерживает поток ветра, спереди винта образуется воздушная «шапка», и новые порции ветра натыкаясь на эту «шапку» рассеиваются в стороны. Знаете как ветер огибает препятствия, вот так и винт для ветра как сплошной щит.

>

Но многие подумают что чем больше лопастей тем больше энергии можно отнять у ветра за единицу времени, но это тоже не так, здесь важно не количество лопастей, а обороты и быстроходность винта. Например 6 лопастей скажем при 60об/м сделают один оборот пропустив куб ветра и отняв у него некую порцию энергии, а 3 лопасти сделают два оборота за это же время, и отнимут столько же энергии. Если поднять быстроходность еще, то отнимется больше энергии. Не важно сколько лопастей, одна или десять, так как одна лопасть вращаясь в десять раз быстрее отнимет столько же энергии, сколько и десять медленно вращающихся лопастей.

Быстроходность ветроколеса.

Быстроходность винта это отношение скорости движения кончика лопасти к скорости ветра в метрах в секунду. Так при одних и тех же оборотах быстроходность по длинне лопасти разная, то и углы установки лопасти по ее длинне разные. Кончик лопасти всегда движется в два раза быстрее чем середина лопасти, поэтому у кончика угол равен почти нулю, чтобы снизить лобовое сопротивление, чтобы лопасть прорезала воздух имея минимальное сопротивление.

Так же чем быстрее движется лопасть тем сильнее изменяется угол атаки ветра на лопасть. Давайте представим что вы сидите в машине и вам в боковое стекло бьет снег, но когда вы начнете ехать, то снег уже будет бить и в лобовое, а когда вы наберете скорость, то снег уже будет бить напрямую в лобовое стекло, хотя когда вы остановитесь снег снова будет бить сбоку. Так и лопасть когда наберет скорость, то ветер будет налегать на нее под другим углом. Поэтому кончик лопасти делают всего 2-5 градусов, так как разогнавшись она выйдет на оптимальный угол атаки ветра и будет отнимать максимум возможной энергии. В середине лопасти быстроходность в два раза меньше, поэтому и угол в два раза больше, 8-12градусов, а у корня еще больше, ведь там быстроходность в разы меньше.

Подробнее про расчет углов можно прочитать здесь Расчет лопастей ветрогенератора

>

Для быстроходных малолопастных винтов углы делаются меньше. Например для трехлопастных винтов обычная быстроходность около Z5, то-есть винт имеет максимальную мощность вращаясь со скоростью в пять раз выше скорости ветра. В этом случае кончик лопасти имеет около 4 градуса, середина 12 градусов, а у корня около 24 градуса.Если лопастей шесть, то быстроходность в два раза ниже, значит и углы в два раза больше. Ну и еще чем тоньше лопасть и меньше ее площадь, тем она быстроходнее, и меньше ее аэродинамическое сопротивление, поэтому и три лопасти если они широкие будут иметь низкую быстроходность, а шесть или двенадцать тонких, узких лопастей будут иметь большую быстроходность.

В итоге например трехлопастной и шестилопастной винт будут иметь равную мощность на малом ветру, потому что три лопасти быстроходностью Z5 сделают в два раза больше оборотов чем шесть лопастей быстроходностью Z2,5 за тоже время , а значит отнимут у ветра тоже количество энергии. Но на более сильном ветру шестилопастной винт проиграет и сильно трехлопастному, так как три лопасти имеют меньшее аэродинамическое сопротивление и смогут набрать большие обороты, и следовательно отработать за единицу времени с большим количеством ветра, ведь чем быстрее лопасть движется, тем больше мощности у ветра она отберет.

Единственный плюс что чем больше лопастей, тем лучше стартовый момент, и если генератор имеет магнитное залипание, то многолопастной винт будет стартовать раньше, но крутящий момент и мощность будут выше у малолопастных винтов.

Да, и крутящий момент, так как скоростной винт наберет обороты, углы лопасти станут оптимальны для реально набегающего на лопасть потока ветра, а мы знаем что реальный угол меняется в зависимости от скорости движения самой лопасти и крутящий момент будет выше, так как меньше потери энергии на лобовое сопротивление лопастей.

Так-же многолопастные винты более тяжелые, а значит работают как маховик. Если колесо набрало обороты, то сам винт запасает энергию и его труднее резко остановить, но и когда ветер подует сильнее этот маховик надо еще раскрутить, поэтому многолопастные винты хуже реагируют на изменение силы ветра, и кратковременные порывы ветра могут даже не заметь. А легкие винты могут дать энергию даже с короткого порыва ветра. Это хорошо заметно по амперметру когда наблюдаешь за силой тока. Шестилопастной работает более мягко, нет больших скачков по току. А трехлопастной отрабатывает каждый порыв и стрелка живо бегает туда сюда, а ведь это энергия, которая в итоге накапливается в аккумуляторе, и разница в отдаче может быть очень значима, особенно на порывистом ветре и если мачта установлена низко где поток ветра турбулентный.

Еще один фактор это обороты, многолопастной винт значит тихоходный, значит и генератор такой-же, значит генератор больше, магнитов больше, провода обмотки больше, вес железа больше, в итоге и цена значительно больше. А генератор это обычно самая дорогая часть ветрогенератора. И обороты имеют самую важную роль, ведь чем выше обороты винта при той-же скорости ветра тем генератор выдаст больше мощности, и тут если оборотов не хватает, то или генератор больше и мощнее, или мультипликатор придумывать.

Но везде есть свои но, конечно самые дешевые и эффективные винты однолопастные, но их нужно делать очень точно и отбалансированно, все рассчитывать, аэродинамика лопасти должна быть идеальной, иначе вибрации и биения винта, а потом и развалившийся ветряк вам гарантированы. В принципе по этому даже заводские однолопастные ветряки почти никто не выпускает. Более оптимальными оказались трехлопастные винты, они не такие скоростные, поэтому и некоторый дисбаланс винта не страшен, но и обороты высокие, а значит и генератор дешевле.

Но все таки скоростные лопасти требуют правильной аэродинамики, иначе вся эффективность может упасть в разы. Поэтому в домашних условиях часто проще, хоть и дороже делать грубый, большой, малоэффективный, но простой в изготовлении ветряк, без всяких расчетов и походу его улучшать, переделывать, и опять переделывать, и наконец или набраться знаний и довести все до ума, или бросить и сказать что все это фигня, купил у китайцев и не мучайся, все равно лучше чем на заводе не сделаешь, только деньги зря на ветер выкенеш.

Программное обеспечение для расчета лопастей ветряных турбин

Программное обеспечение для расчета лопастей ветряных турбин

Аннотация

Эффективная конструкция лопастей ветряных турбин требует решения нескольких уравнений, включающих коэффициент подъемной силы и угол атаки для интересующего профиля. Это программное обеспечение позволяет вам указать количество лопастей, необходимое TSR, приблизительную эффективность лопастей, радиус лопастей и скорость ветра.Будет разработан набор лезвий, соответствующих вашим требованиям. Программное обеспечение предоставит рассчитанную выходную мощность, крутящий момент и скорость вращения, которые должны соответствовать вашему генератору. Благодарность Клаусу Найброу за формулу

Ключевые слова: энергия ветра, вычислитель лопастей ветряной турбины, конструкция профиля крыла ветряной турбины

4.

«Калькулятор лопастей ветряных турбин 2012»

Обновлено до 24.01.2014 г.

5.

«Калькулятор лопастей ветряных турбин»

9 января 2006 г.

7.

«Калькулятор лопастей ветряных турбин»

Оригинал — Ретро 2003 Версия

31 марта 2011 г.

«Интерактивный калькулятор лопастей ветряных турбин 2011»

8.

«Калькулятор лопастей ветряных турбин»

20 марта 2009 г.

6.

Разработайте индивидуальные лопасти для своего генератора и рассчитайте выходную мощность при каждой скорости ветра.

Свободные секций хорды образца могут быть созданы для лопаток от 0,70 м до 0,80 м (550 Вт — 710 Вт).

Бесплатные тарифные планы для блейд-серверов мощностью 500 Вт при каждой покупке.

Часто задаваемые вопросы о плановых заказах, конструкции лопастей, электромонтажных работах и ​​согласовании генераторов можно найти на наших страницах вопросов и ответов.

3.

«Калькулятор лопастей ветряных турбин»

Текущий HAWT — обновлено 23.10.2015

1.

Текущий VAWT — 15.09.2019

«Конструктор H-образных лопастей ветряных турбин, имитатор и генератор аэродинамического профиля (STL)»

«Калькулятор лопастей для ветряных турбин с вертикальной осью (VAWT), сделай сам (непроверенная версия)»

Бета-версия

2016 г.

2.

[mobile6]

,Программное обеспечение для расчета

Wind Blade — Бесплатная загрузка Wind Blade Calculation

• Это заставка, демонстрирующая Genji: Days of the Blade для Playstation 3. Включено 14 изображений, все уникальные и без водяных знаков. Все скриншоты — 1280×720.

  • Имя файла: Genji; Дни клинка Заставка (PS3) .exe
  • Автор: Game-Savers.com
  • Лицензия: Freeware (бесплатно)
  • Размер файла: 3,65 Мб
  • Работает на: Win98, WinME, WinXP, Windows2000, Windows2003, Windows Vista

• Рекламное объявление
  

  Рекламное объявление
  

• Бесплатный онлайн расчет карточная игра пасьянс.Побеждайте быстро и играйте, чтобы побить свой лучший результат в пасьянсе онлайн. вычисление карточную игру пасьянс можно играть прямо из вашего браузера, без необходимости загрузки. Все развлечения и возможности пасьянса.

  • Лицензия: Freeware (бесплатно)
  • Размер файла: 2,41 Мб
  • Работает на: Win 3.1x, Win95, Win98, WinME, WinNT 3.x, WinXP, Windows2000, Windows2003, Windows CE, Unix, Linux , Linux Conso

• Ищете экранную заставку для утюгов для гольфа? Это очень красивая заставка, которую вы никогда не видели.Скачайте сейчас БЕСПЛАТНО и наслаждайтесь ..

  • Лицензия: Бесплатное (бесплатно)
  • Размер файла: 464 Кб
  • Работает на: Win95, Win98, WinME, WinNT 3.x, WinNT 4.x, Windows2000, WinXP , Windows2003, Windows Vista

• Build Wind Generator — это электронная книга по мощности wind , в которой рассказывается о первых шагах по созданию собственной энергии и, наконец, снижению ваших счетов за электроэнергию. Вы найдете пошаговую инструкцию, а также необходимый вам материал. Вы должны знать, на какие ловушки нужно обращать внимание….

  • Лицензия: Freeware (бесплатно)
  • Размер файла: 423 Kb
  • Работает на: Win95, Win98, WinME, WinNT 3.x, WinNT 4.x, Windows2000, WinXP, Windows2003, Windows Vista

• Подбор, расчет и проверка подшипников качения фирмы FAG. Приложение разработано в MS Excel, многоязычно и поддерживает британские и метрические единицы измерения. Основан на стандартах FAG, ISO, ANSI, SAE и поддерживает многие системы 2D и 3D CAD. …

  • Имя файла: MITCalcBearingC01.exe
  • Автор: MITCalc
  • Лицензия: Условно-бесплатная (32,00 $)
  • Размер файла: 2,26 Мб
  • Работает на: Win95, Win98, WinME, WinNT 3.x, WinNT 3.x, WinNT 3.x 4.x, Windows2000, WinXP, Windows2003, Windows Tablet

• MITCalc — Rolling Bearings Calculation может использоваться для выбора, расчета и проверки подшипников качения компании SKF. MITCalc — Rolling Bearings Calculation обеспечивает решение следующих задач: · Выбор и проверка а….

  • Имя файла: MITCalcBearingA01.exe
  • Автор: MITCalc
  • Лицензия: Freeware (бесплатно)
  • Размер файла:

• World Wind 3D Data Viewer — программа, разработанная с использованием программы NASA’s World Wind Java Software Development Kit (SDK), который позволит вам просматривать континентальные наборы данных Австралии. Средство просмотра позволяет сравнивать национальные наборы данных, такие как файлы. …

  • Лицензия: Freeware (бесплатно)
  • Размер файла:

• World Wind KML Viewer — это простое приложение, созданное с использованием языка программирования Java, которое демонстрирует загрузку, отображение и взаимодействие с содержимым KML в World Ветер .Теперь вы можете просматривать и исследовать нашу планету с помощью этого простого в использовании. …

  • Имя файла: KMLViewer.jnlp
  • Автор: NASA
  • Лицензия: Бесплатное (бесплатно)
  • Размер файла:

• Calculation Suite — это простая и доступная программа, которая позволяет вы быстро выучите свою таблицу умножения. В приложение также включен доступный, удобный и простой в использовании калькулятор. Теперь вы можете мгновенно выполнять различные математические операции….

  • Имя файла: Calculation SuiteV1.0.zip
  • Автор: Joe Storm
  • Лицензия: Freeware (бесплатно)
  • Размер файла:

• Это приложение улучшит ваш рабочий стол, отображая изображения из известный фильм Blade 3. Придайте своему рабочему столу новый вид! Если вы поклонник фильма Blade 3, то эта заставка для вас. Держите этих знаменитых персонажей на рабочем столе. …

  • Лицензия: Freeware (бесплатно)
  • Размер файла:
  • Работает на: WindowsXP, Vista, 7

• #Calculation component — мощный механизм расчета для ваших приложений.Этот компонент ActiveX объединяет анализ и оценку выражений. Вообще говоря, #Calculation очень полезен в двух основных областях: во-первых, когда должна быть формула. …

  • Лицензия: Условно-бесплатная (159,00 $)
  • Размер файла:
  • Работает на: Win98, WinME, WinNT 4.x, Windows2000, WinXP, Windows2003, Windows Vista

• With World Wind Java SDK, разработчики могут встраивать технологию World Wind в свои собственные приложения.World Wind Java SDK содержит все необходимые файлы, которые помогут вам начать внедрение технологии World Wind в ваши проекты.

  • Лицензия: Freeware (бесплатно)
  • Размер файла: 24,69 Мб
  • Работает на: WinXP, Windows Vista, Windows 7, Windows 7 x64

Связанные: Расчет лопасти ветра — Калькулятор Wind Blade — Расчет клинка ветра — Расчет ветровых нагрузок — Победить Aimbot Blade To Blade 900 13.

tip-speed-ratio-how-calculate-and-apply-tsr-blade-selection — Web

Коэффициент конечной скорости (TSR) используется разработчиками ветряных турбин, чтобы правильно подобрать и оптимизировать набор лопастей для конкретного генератора ( т.е. генератор с постоянным магнитом). Это важно для ответа на один из самых распространенных вопросов, которые мы получаем: лопасти какого размера я должен выбрать для соответствия моему генератору?

Мы пытаемся помочь вам ответить на этот вопрос, сосредоточившись на объяснении простой физики, лежащей в основе расчета коэффициента скорости наконечника!

Общие сведения о соотношении скоростей наконечника

По определению, TSR — это скорость лезвия на его конце, деленная на скорость ветра.Например, если кончик лопасти движется со скоростью 100 миль в час (161 км в час), а скорость ветра составляет 20 миль в час (32 км в час или 9 м / с), то TSR составляет 5 (100 миль в час / 20 миль в час). Проще говоря, кончик лезвия движется в пять раз быстрее, чем скорость ветра.

Вы, должно быть, задаетесь вопросом, почему это важно. Для конкретного генератора, если набор лопастей вращается слишком медленно, большая часть ветра будет проходить мимо ротора, не попадая на лопасти. Если лопасти вращаются слишком быстро, лопасти всегда будут перемещаться через использованный / турбулентный ветер.Это связано с тем, что лопасти всегда будут проходить через место, которое только что прошла лопасть перед ним (и использовала весь ветер в этом месте). Важно, чтобы между двумя лопастями, проходящими через одно и то же место, прошло достаточно времени, чтобы новый / неиспользованный ветер мог попасть в это место. Таким образом, следующее лезвие, которое пройдет через это место, сможет справиться со свежим / неиспользованным ветром. Короче говоря, если лопасти слишком медленные, они не улавливают весь ветер, который они могли бы, а если они слишком быстрые, то лопасти вращаются через использованный / турбулентный ветер.По этой причине TSR используются при проектировании ветряных турбин, чтобы максимальное количество энергии могло быть извлечено из ветра с помощью конкретного генератора.

Не вдаваясь в подробности, физика и исследования показали, что приблизительные оптимальные TSR для данного лопастного ротора:

TSR	Количество лопастей
~ 6-7	2
~ 5-6	3
~ 2-3	5

Анализ TSR позволяет сделать много важных выводов.Для мастера, который собирает свой собственный ветрогенератор, давайте рассмотрим несколько самых основных и важных моментов:

1. Роторы с множеством лопастей (то есть с 11 лопастями), как правило, не очень хорошая идея. Ротор с 11 лопастями будет иметь очень низкое оптимальное значение TSR. Это означает, что ротор с 11 лопастями будет работать наиболее эффективно при чрезвычайно низких оборотах. Поскольку почти все генераторы (генераторы с постоянными магнитами) не оптимизированы для чрезвычайно низких оборотов, нет никаких преимуществ или причин для использования ротора с большим количеством лопастей.Помните, что роторы с большим количеством лопастей улавливают использованный / турбулентный ветер при высоких значениях TSR и, таким образом, крайне неэффективны при использовании в качестве набора лопастей для высоких оборотов. Это очень важный момент, потому что многие люди интуитивно думают, что чем больше лезвий, тем быстрее и эффективнее будет набор лезвий. Но законы физики говорят, что это неправда.
2. Если у вас уже есть генератор или двигатель и для достижения зарядного напряжения требуются высокие обороты, то лучшим выбором будет двух- или трехлопастный ротор. Эти роторы работают более эффективно на высоких оборотах.Кроме того, держите лезвия как можно более короткими, потому что более короткие лезвия, очевидно, вращаются быстрее, чем более длинные.
3. И последнее, но не менее важное: помните о соотношении наконечника и скорости! Если ротор вашего ветрогенератора работает с низким TSR по сравнению с оптимальным значением, то лопасти ветряной турбины будут иметь тенденцию останавливаться, прежде чем достигнут максимальной мощности / эффективности. Если лопасти ветряной турбины вращаются выше рекомендованного значения TSR, то лопасти будут двигаться через турбулентный ветер. Мало того, что это неэффективно, турбулентный ветер подвергает ваши лопасти и всю ветряную турбину ненужной нагрузке и утомлению.

Как измерить TSR

Измерить TSR набора лезвий довольно просто. Для выполнения этого измерения вам потребуются две вещи:

1. Цифровой тахометр. Они доступны в Интернете по цене около 25 долларов США и могут использоваться для измерения скорости вращения лопастей.
2. Анемометр. Цифровой анемометр можно купить в Интернете по довольно низкой цене (~ 20 долларов США), и он используется для измерения скорости ветра.

С помощью этих двух элементов вы можете получить необходимые измерения для расчета TSR.Но остается один вопрос. Как рассчитать скорость на кончике лопасти ветряной турбины, если мы знаем только число оборотов на кончике лопасти по результатам измерения тахометра? Что ж, нам нужно немного посчитать. Давайте разберем этот расчет поэтапно:

Расстояние, которое проходит кончик лезвия, чтобы совершить один оборот = окружность круга с радиусом r = (2) (?) (R)
, где r = длина лезвия.

Пример расчета

На какое расстояние проходит лезвие длиной один метр, чтобы совершить один оборот?
Ответ: Расстояние = (2) (?) (R) = (2) (?) (1 метр) = 6.28 метров

Теперь предположим, что мы измеряем 450 об / мин на конце лезвия с помощью нашего цифрового тахометра. Как далеко проходит кончик лезвия за час?

Ответ: 450 об / мин = 450 (оборотов) / (минута) = 450 об / мин
(450 об / мин) x (60 мин / час) = 27000 оборотов в час = 27000 об / час

(27000 об / час) x (1 час) = 27000 оборотов

(27000 оборотов) x (6,28 метра / оборот) = 169 560 метров
Примечание: мы знаем, что кончик лезвия перемещается на 6.28 метров за один оборот, потому что это наш первый расчет!
Итак, теперь мы знаем, что кончик лезвия преодолевает 169 560 метров за час. Теперь давайте переведем метры в мили:
169 560 метров x (1 миля) / (1609 метров) = 105 миль

Хорошо, мы почти закончили. Теперь нам нужно рассчитать скорость на кончике лезвия. Это легко, потому что мы знаем, что кончик лезвия преодолел 105 миль за один час. См. Расчет ниже:
Расстояние = (скорость) x (время) и скорость = (расстояние) / (время)

Скорость = (105 миль) / (1 час) = 105 миль / час = 105 миль в час

Вот и все! Конечная скорость этого конкретного лезвия составляет 105 миль в час при 450 оборотах в минуту.Ну и что, если ветер дул со скоростью 20 миль в час, когда мы измерили 450 оборотов в минуту. Что такое TSR? Это просто:

TSR = (скорость конца отвала) / (скорость ветра) = (105 миль в час) / (20 миль в час) = 5,3

.Оптимизация конструкции лопастей

для ветряных турбин с фиксированным шагом и фиксированной скоростью

Ветровые турбины с фиксированным шагом и фиксированной скоростью (FPFS) имеют некоторые явные преимущества по сравнению с другими топологиями для небольших ветровых турбин, особенно для объектов с низкой скоростью ветра. Конструкция лопастей ветряных турбин FPFS принципиально отличается от конструкции лопастей ветряных турбин с фиксированным шагом и регулируемой скоростью. Теоретически сложно получить глобальное математическое решение для оптимизации конструкции лопастей. На основе тематических исследований данной базовой ветряной турбины и ее аэродинамической поверхности этот документ призван продемонстрировать практический метод оптимальной конструкции лопастей малых ветряных турбин FPFS.Оптимальная конструкция лопастей основана на аэродинамических характеристиках профиля, то есть коэффициентах подъемной силы и лобового сопротивления, а также среднегодовой скорости ветра. Конструктивные параметры для оптимизации лопасти включают расчетную скорость ветра, расчетное соотношение скорости вершины и расчетный угол атаки. Для конструкции лопасти ветряной турбины исследуется серия тематических исследований с использованием различных конструктивных параметров. Результаты проектирования анализируются и сравниваются между собой с учетом энергетических характеристик ротора и годового производства энергии.Конструктивные результаты из ограниченного числа вариантов ясно демонстрируют, какая конструкция лопасти обеспечивает наилучшую производительность. Этот подход может быть использован в любой практике проектирования и ремонта лопастей ветряных турбин FPFS.

1. Введение

Энергия ветра привлекает все больше внимания как один из наиболее жизнеспособных возобновляемых источников энергии. Технологии ветряных турбин были разработаны для повышения эффективности сбора энергии ветра за последние два десятилетия.Одним из основных направлений исследований и разработок ветряных турбин является оптимизация конструкции лопастей [1].

Для ветряных турбин малых и средних размеров, ветряная турбина с фиксированным шагом или горизонтальной осью с регулируемым срывом является одной из двух распространенных топологий как в исследовательском, так и в промышленном секторах, а другая — ветряная турбина с регулируемым шагом [2 ].

Для ветряных турбин с фиксированным шагом существуют две разные стратегии управления скоростью вращения ротора, то есть фиксированная скорость и переменная скорость [2, 3].

Из-за природы управления с фиксированной скоростью, ветряная турбина с фиксированным шагом и фиксированной скоростью (FPFS) использует асинхронный или индукционный генератор с редуктором, подключенным к ротору, и генератор может быть напрямую привязан к сети [2].

Благодаря уникальному преимуществу прямого подключения к сети с использованием асинхронных генераторов, даже с относительно более низким коэффициентом мощности ротора 𝐶PR, чем его версия с регулируемой скоростью при скорости ветра, отличной от расчетной скорости ветра, все еще существует большой интерес как в исследовательском, так и в промышленном секторах. при разработке эффективных ветроэнергетических установок типа [4–6].

Очевидно, что конструкция ротора ветряных турбин с фиксированной скоростью отличается от ветряных турбин с регулируемой скоростью. Чтобы определить оптимальную конструкцию ротора или лопасти, необходимо задать несколько вопросов. Какова оптимальная расчетная скорость ветра с учетом номинальной мощности ветряной турбины и ветровых ресурсов, то есть среднегодовой скорости ветра? Какая оптимальная частота вращения ротора ветряной турбины? Каков наилучший угол атаки для конструкции лопасти с учетом профиля лопасти и ее аэродинамических характеристик?

По сравнению с ветряными турбинами с регулируемой скоростью, которые используют сложные преобразователи для подключения к сети, ветровые турбины с фиксированной скоростью имеют то преимущество, что они просты, прочны и надежны, хорошо зарекомендовали себя и имеют низкую стоимость [5].Исследовательская работа Венкатеша и Кулкарни продемонстрировала, что при высоких значениях параметра формы Вейбулла ветровые турбины FPFS довольно конкурентоспособны с точки зрения годового производства энергии (AEP), что составляет около 88% от его версии с регулируемой скоростью [6]. Поэтому они широко используются на рынке малой и средней ветроэнергетики [7].

Аэродинамический дизайн и анализ отвала — это первый шаг к достижению ожидаемых энергетических характеристик. К параметрам конструкции лопастей относятся форма аэродинамического профиля, расчетный угол атаки, расчетное передаточное отношение концевой скорости и номинальная скорость ветра, которые должны быть учтены на этапе аэродинамического проектирования лопастей ветряной турбины.Выбор этих параметров лопасти часто основывается на теории импульса лопаточного элемента (МГЭ) [8].

Дальнейшая оптимизация конструкции лезвия необходима для достижения лучших энергетических характеристик. Предыдущие исследования показывают, что оптимизация конструкции лопастей ветряных турбин проводилась на основе теории BEM, как правило, итеративным способом [9]. Исследовательская работа Бака по чувствительности ключевых параметров конструкции лопастей ветряной турбины к энергетическим характеристикам показала, что расчетное передаточное отношение конечной скорости должно быть в пределах 5.5 и 8.5 в зависимости от характеристик профиля [10].

Исследователи пытались использовать передовые методы вычислительной гидродинамики (CFD) для оптимизации конструкции лопастей ветряных турбин. Например, CFD использовался Thumthae и Chitsomboon для расчета оптимальных углов атаки с целью достижения максимальной выходной мощности для раскрученной лопасти ветряной турбины с горизонтальной осью [11]. Частично это связано с тем, что потоки, проходящие через вращающиеся лопасти и вокруг них, имеют тенденцию к взаимодействию, что можно смоделировать только в трехмерной области потока.Другая причина заключается в том, что двухмерные аэродинамические данные испытаний в аэродинамической трубе обычно недоступны при больших углах атаки. При большом угле атаки поток вокруг профиля начинает разделяться, что приводит к срыву. Поэтому аэродинамические модели 3D CFD были разработаны с целью получения подробных трехмерных потоков, но еще не стали общепринятым инженерным инструментом из-за неопределенностей [12]. По-прежнему сложно точно предсказать срыв, что типично для ветряных турбин FPFS при сильном ветре или больших углах атаки.Аэродинамическое поведение вращающихся лопастей ветряных турбин при больших углах атаки до конца не изучено.

Современные алгоритмы управления искусственным интеллектом (AI) также используются при оптимизации конструкции лопастей ветряных турбин. Например, искусственные нейронные сети были также представлены для оценки оптимального соотношения конечных скоростей ветряных турбин [13, 14]. Однако методы оптимизации AI имеют дело с отдельными параметрами дизайна, которые взаимосвязаны и должны рассматриваться одновременно.Перед выполнением кодов проектирования лопастей необходимо рассмотреть принципы выбора этих параметров и оценить влияние этих параметров на годовое производство энергии (AEP).

Целью данной статьи является демонстрация практического метода оптимизации конструкции лопастей для ветряных турбин FPFS посредством тематического исследования конструкции лопастей ветровой турбины мощностью 10 кВт с использованием аэродинамического профиля DU93W210 на основе максимального AEP для участков с низкой скоростью ветра и, в частности, подчеркнуть важность выбора расчетной скорости ветра, расчетного соотношения конечной скорости и расчетного угла атаки аэродинамического профиля для оптимальной конструкции лопастей.

В этой статье мы собрали различные варианты конструкции лопасти ветряной турбины и используем теорию ротора Шмитца [8] для оценки формы лопастей. Затем мы используем GH-Bladed [15] для расчета производительности этих лезвий. Моделирование аэродинамики ротора, предоставляемое GH-Bladed, основано на теории импульса лопаточного элемента (BEM) [8]. Критерий оптимизации, используемый в этой статье, — это максимальное значение AEP, основанное на конкретном распределении Вейбулса скорости ветра.

Статья построена следующим образом.Для всестороннего понимания методологии мы кратко резюмируем расчет AEP в Разделе 2. Базовая ветряная турбина затем представлена ​​в Разделе 3. Расчетные параметры обсуждаются в Разделе 4. Раздел 5 подробно описывает тематические исследования с выводами. Раздел 6 завершает документ рекомендациями.

2. Расчет годового производства энергии [16]

2.1. Мощность ветряного генератора

Выходная мощность ветряного генератора может быть выражена как 1𝑃 = 2η𝐶PRρ𝐴𝑣3, (1) где 𝜂 — коэффициент полезного действия ветряной турбины, включая механический и электрический КПД, 𝐶PR — коэффициент мощности ротора ветряной турбины, 𝐶𝑃 = 𝜂𝐶PR — коэффициент мощности ветровой турбины, 𝜌 — плотность воздуха, 𝐴 = 𝜋𝑅2 — рабочая площадь ротора, 𝑣 — скорость ветра.

2.2. Распределение скорости ветра Weibulls

Плотность энергии ветра определяется по формуле 𝑝𝑤 = 12ρ𝑣3. (2) Среднегодовая плотность энергии ветра может быть выражена как 𝑝𝑤 = 121ρ ×× 8760year𝑣3𝑑𝑡. (3) Учитывая естественное частотное распределение скорости ветра в течение года, то есть распределение Вейбулла: 𝑓Weibulls (𝑣) = 𝑎𝑣

.

No related posts.