Оптимізація швидкості обертання та кількості лопатей підйомного гвинта або
Явні вектори вітру для кожного елемента в HELICIEL
Напрямок підйомно-тягового гвинта (зліва) та крутного моменту на гвинт вітру (праворуч)
Отже, оптимальним був би гвинт, обладнаний профільованими лопатями для високих швидкостей з низьким опором. Але швидкість обертання обмежена іншими небажаними ефектами (див. Нижче), такими як ефект маскування, який підводить нас до оптимального теоретичного однолопатевого гвинта. Я кажу "теоретично", тому що балансування обертання має керуватися на механічному рівні...- Кавітація(для гвинта, що рухається в рідині, звичайно).
- швидкість звуку: Необхідно контролювати видиму швидкість руху на кінчику леза. На швидкостях, близьких до швидкості звуку, характеристики аеродинамічних профілів піддаються модифікаціям і явищам, які означають не перевищення цієї швидкості. Були проведені випробування надзвукових гребних гвинтів, які свідчать про те, що можна було б перевищити ці швидкості, але надзвукові шуми та удари залишаються складними для управління.
- відцентрова сила та тяга надають на лопаті механічні зусилля. Хоча для компенсації тяги можна використати відцентрову силу, надаючи гвинтам звуження, використовувані матеріали іноді передбачають обмеження швидкості обертання. Деякі виробники стверджують, що термін служби вітрогенератора обернено пропорційний швидкості обертання.
- Опір профілів також збільшується з квадратом видимої швидкості. На високих швидкостях негативний крутний момент, створюваний опором профілів, значно знижує ефективність.
пару і перетягніть на невеликій вітровій турбіні
висновок:
Кілька наведених вище вказівок - це пропозиції, але чудового рецепту для оптимізації швидкості обертання не існує, і завжди потрібно йти на компроміс. Ця маленька стаття: кількість лопатей гребного гвинта також може надати вам підказку.
Процедура оптимізації швидкості обертання на рівні ефективності у вертольоті:
- Пропелери, вентилятори, вертольоти: Ми бачили, що рушійний коефіцієнт корисної дії гребного гвинта дорівнює нулю, коли рідина перед рівнем течії має нульову швидкість. Це стосується гребних гвинтів, які зупинені або летять в польоті. Для того, щоб зробити можливим оптимізацію швидкості обертання всіх рушійних гвинтів, оптимізація рушійних гвинтів проводиться з точки зору кінетичної ефективності. Тому процедура оптимізації зупиниться на швидкості обертання, пропонуючи найкращу кінетичну ефективність.
- Силові гвинти, аеромотор, припливна вітряна турбіна: Процедура оптимізації зупиниться на швидкості обертання, пропонуючи найкращий коефіцієнт потужності. Коефіцієнт потужності представляє відношення між потужністю на валу гребного гвинта і кінетичною потужністю рідини. Тут ми бачимо графік розвитку коефіцієнта потужності як функції швидкості обертання. Ліміт (червона лінія) вказує на ліміт Беца. Оптимальна швидкість обертання пропонує Cp 0,55. Цей гвинт має Cp, близький до межі Беца, на жаль, цю продуктивність доведеться відрізати від тертя підшипників, втрат генератора, випрямляча, будь-якого множника, акумуляторів, лінійних втрат. Якщо нам нарешті вдасться витягнути 30-50% межі Беца для виробництва енергії, у нас все буде добре! Тому що не забуваємо, що коли наша вітрогенератор або припливна турбіна побудовані, енергія вітру чи течії не коштує. нічого.