Программа расчёта лопастей
 

Доброго времени суток коллеги!
Предлагаю на суд общественности свою программку по аэродинамическому расчёту ветроколеса.

http://seiger.pp.ua/match/index.php

Буду рад комментариям и замечаниям.
Спасибо.

Ну Серега ты МОЛОТОК, мне понравилась прога

Как связаны параметры мощность и среднегодовая скорость ветра? Считается что при указанной скорости ветра надо получить указанную мощность или через среднюю скорость ветра вычисляется некая номинальная скорость ветра, при которой мы должны получить указанную мощность?
Водимая мощность - это полная или полезная мощность?

Мощность задаётся та, которую вы хотите получить с генератора (с учётом его КПД)
Среднегодовая скорость ветра в вашей местности. В планах сделать так чтобы скорость ветра вычислялась по вашему месту проживания.

Добавлено через 55 секунд
Спасибо!

Подскажите каких профилей добавить для расчётов.

seiger, полезный расчет! Только в экселе бы продублировать, интернет вещь не надежная...

В планах закончить полноценным приложением. Сейчас программа находится в режиме разработки/тестирования. Каждый день новые идеи.

seiger, вот смотрите, я задаю мощность 500Вт и скорость ветра 8м/с. Мне выдается, что диаметр ветряка должен быть 1,88м. Если предполагается, что при 8м/с я должен получить 500Вт, то диаметр явно слишком маленький.
Крутка лопасти учтена в координатах?

BenGunn, Крутка учтена

По Фатееву:
N=0.000481*D^2*V^3*КИЭВ (это в кВт), где V при V среднегодовом 8 м/с равняется
V=1.3+1.2*Vс.г.=10,9 м/с
тогда
N=0,000481*3,5344*1295,029*0,42=0,9247 кВт
добавим сюда КПД и получим на выходе нужную мощность.

Может я ошибаюсь?

При таком расчете все верно. Только вот эту формулу V=1.3+1.2*Vс.г. надо где-то указать, а лучше добавить поле "Номинальная скорость ветра" или "Расчетная скорость ветра". Сейчас не понятно при каком ветре мы получили указанные характеристики.
Ещё вопрос по оборотом. Для какой быстроходности рассчитываются лопасти?

Я из соображений, что человек знает среднегодовую скорость ветра в своём регионе и больше не о чём не заморачивается.
Рассчётная скорость вытекает из среднегодовой.

Быстроходность примерная, зависит от количества лопастей.
к примеру быстроходность однолопастного винта - 9, 3 лопасти - 6,5, 6 лопастей - 3.

Быстроходность зависит от коэффициента заполнения а не от числа лопастей.

коэффициент заполнения в этих двух турбинах различаются кардинально, а быстроходность почему-то нет.

Размеры отличаются кардинально. На здоровых ветряках приходится делать турбины с минимальными коэффициентами заполнения. И быстроходности до 10 -11 доводить.

На здоровых ветряках коэффициент подъёмной силы больше 2-х, и профили используются соответствующие.
От этого и надо плясать.
На Е126-м Enercon быстроходность вообще меньше 8, ни о каких 10-12 речи нет.

Мне непонятно, зачем вообще оперировать коэффициентом заполнения, взятым из упрощенной, переведенной с иностранного языка методики
(или вообще непонятно кем откуда взятым и ничего по существу не объясняющим), -
в то время, когда есть наша советская, более точная методика (теория изолированного элемента лопасти), которая на уровне проектирования малых ветряков позволяет очень адекватно рассчитать геометрию лопастей.

Тогда каким образом определять быстроходность при расчёте?

У Энеркона да быстроходности небольшие.
А откуда 11 , когда к нам на конференцию приезжали представители LM-composite , они как раз и рассказывали над своей работой по лопастям на 1.5 МВТ ветряк, про разные проблемы и в том числе , что из-за вынужденного снижения хорд на конце лопасти и по желанию заказчика (из-за генератора) рабочей быстроходностью было 11. Прорабатывали они и работу до 15 но остановились на 11. Там очень много причин и аэродинамика не главная.
А реально быстроходность прядка 7-8 вполне нормально.

Все бы хорошо - лучше не спорьте, просто аргументируйте свои высказывания!

Добавлено через 1 минуту
Я знаю почему так! Под пытками расскажу свои доводы :) :hi:

seiger, просмотрел расчётку, явно не хватет:
1. Стартового момента на Х м/с (можно поставить 3м/с по-умолчанию, и возможность выставить своё значение) Как вариант, ввод своего момента страгивания и вывод ветра, при котором сдвинется система
2. При нажатии на кнопку редактирования, оставления ранее введённых параметров
3. Добавления кнопки сброса/обнуления введённых значений.
4. Реального отображения ветра, в добавление к среднему.
5. Поля "ураганный ветер, зафиксированный в регионе" (указание вручную, максимального ветра с выводом мощности, оборотов и прочих данных в отдельную колонку, исходя из посчитанного профиля). Зачем? Чтоб можно было потом просчитать жёсткость конструкции, без ухода в защиту. У меня например за 8 лет зафиксированы 5 дней 20м/с
6. Осевая сила на винт (взял из эксельки). И к урагану тоже применить.
Ну а дальше будет видно при использовании....

Добавлено через 6 минут
gda98, Я начинаю тебя пытать!!! Достаю свой большой.... паяльник! :rofl:
Ну говори, сказал "а", говори и "б"...

Я думаю, вы задаете конкретную быстроходность, в зависимости от количества лопастей, и уже опираясь на быстроходность находите геометрию лопасти. Я прав или нет? Если прав, то все нормально.

DJ_Grom, Спасибо за подсказку - решим.

BenGunn, Всё верно.

Тут много факторов, основной из них прочность, если у большого ветряка сделать коэфф заполнения, как говорит petruha256, по упрощенной методике, то хорда кончика лопасти должна быть значительно больше из этого вытекает больший прогиб лопасти (из-за большего осевого давления), этот прогиб невозможно избежать, т.к. прочность материалов диктует свои условия (лопасти очень длинные - рычаг большой). Ну и в следствие такие лопасти "полюбят" мачту :)) или просто обломит.

Не только, на том ветряке что справа хорда увеличена на конце еще по соображениям стартового момента , и аэродинамического демпфирования на сильных ветрах, увеличили хорду и убрали гидродемпферы с лопастей.
Т.е. все определяется не одним параметром.

А это что за зверь такой и зачем он нужен?

Упрощено' это усилие возникающее иза движения тела. Направлено против движения и пропорционально скорости движения.
При сильном ветре возникали колебания лопастей (>40м/с).

Суть вопроса упустили (хорда-количество лопастей-быстроходность).

Быстроходность может быть одинакова, и КИЭВ может быть одинаков при том, что хорда может быть разной.

У Фатеева стр 115 уравнение 95 дается произведение i*b*Cy=f(z)

Дело в том, что его никто не избегает,
даже если лопасть будет как тряпка - прогиб будет не более, чем определенная величина,
которая определяется из соотношения осевой и центробежной силы.

Переходя на большие диаметры уже никакой материал не спасает - лопасть совсем гибкая.

Если уменьшить хорду для уменьшения осевой силы, то упадет торможение и КИЭВ.
уменьшив хорду вдвое и изгибная жесткость лопасти упадет в более чем в 4 раза. при двухкратном снижении нагрузки - иметь четырехкратное снижение несущей способности - не выход.

petruha256, может и так, но если хорду кончика увеличить раз в 20, то парусность лопасти увеличится даже на невращающемся винте, и при порыве ветра, на только начавшем вращение винте, лопасти может поломать, т.к. центробежная сила еще мала... ведь так?

gda98, ты искусственную ситуацию представляешь.

1. если хорду кончика увеличить в 20 раз, то она будет больше хорды корня.

2. Кроме того на больших ветряках (больших высотах) не бывает таких порывов ветра.

Представь - номинал ветра 9 м/с, быстроходность 8 - скорость кончика лопасти 72 м/с, и коэффициент подъёмной силы около 2 - в результате давление на поверхность примерно 6,2 КПА
чтобы получить хотя бы четверть этого давления от порыва ветра,
порыв ветра должен быть (6200/4/1,2*2*1)**0,5=50,8 м/с это реально?

3. мало того, увеличивая хорду кончика придется и остальные участки лопасти подтянуть (пусть даже не в 20, а в 10 раз). а жесткость лопасти на изгиб
при пропорциональном увеличении всех размеров сечения растет в четвертой степени от размеров ( в 10 тысяч раз)
при увеличении размеров с сохранением толщины оболочки - в третьей степени (в тысячу раз)
при увеличении размеров с пропорциональным уменьшением толщины оболочки - в квадрате (100 раз)

petruha256, ясно, да искусственную :))

Готово

Готово

Считаю не целесообразным

Не вижу смысла, если не прав - поправте

Можно сделать рассчёт ещё раз с указанием Вашего ветра, ограничение выставлено в 25 м/с (при желании могу изменить)

Разбираюсь. Было бы неплохо если б кто подсказал как считается.

Всё просто, среднее есть среднее, более точные данные всегда лучше.
Так вот наоборот, при этом профиле и габаритах винта (посчитаных), параметры мощностей, оборотов и давления. Это хорошо конечно, что мы можем посчитать профиль под среднегодовые ветра, но нужно иметь представление про реальный ветер и тем более, что будет с этими лопастями при заданных параметрах (так сказать обратный расчёт).

Кстати, момент старта по-моему неправильно считается... При увеличении количества лопастей, он не может оставаться неизменным.

Поскольку Vср.год = 7,5 м/с, то есть Vср.год > 6 м/с, то по формуле вычисляем V = 1,3 + 1,2Vср.год = 10,3 м/с. (Не вижу смысла перегружать отчёт лишними данными (убедите, что это необходимо - вывести не проблемма))

Не подумал об этом, такой момент у меня считается в рассчёте на прочность (планирую добавить такую фишку и в эту програмку), а так согласен - сделаю. НО, я выбрал за ураган ветер в 25 м/с, если есть возражения или замечания, то самое время их высказать.

Таки да, закралась ошибка, поправлю

25 м/с -то свсем не ураган. Даже по Харькову , один-два раза на год 40 м/с.

Убеждаю... До того, как здесь не увидел эту формулу, я о ней даже и не подозревал, а воспользовавшись расчётом, долго сетовал бы на расчёты неправильные...
Пусть у каждого свои экстремальные ветра будут. Тут, где я живу, зафиксированы 20м/с, а в Туапсе, где жил до этого, там на моей горе и 28-30 не редкость....

Значит ураганным будем считать 40 м/с

Добавлено через 2 минуты
Хорошо, готово. Кстати поправил момент страгивания - проверяйте

ради спортивного интереса прорисовал корневую и концевую нервюру, на рисунке (насколько я понимаю),левостороннее вращение, правильно ли я понял?, а еще если бы и программка была чтобы сама рисовала профиль от заложенных координат.

Правильно, а что мешает сделать зеркало?

Добавлено через 22 минуты
А где ураган?

мне токо дошло что рисунок не бросил

Добавлено через 4 минуты
что значит звонками с мысли сбивают, рисунок то не сбросил:#

интернет глючит, вот рисунок Вложение 11726

Работа + сессия идёт - скоро сделаю дополнительную колонку с ураганом