Energia wiatrowa

[FALCON_12]

Witam,


Próbowałem obliczyć energię odzyskiwaną za pomocą płyty jednostkowej S
ustawione twarzą w stronę wiatru wiejącego z prędkością V0 i cofającego się pod wpływem działania wiatru
siłę, jaką na niego wywiera przy prędkości V1.

Użyłem wzoru F=aV^2 na siłę, jaką wiatr wywiera na płytę.

Praca tej siły na drodze d jest zapisana jako E=a.(V0-V1)^2.d i ponieważ d=V1.T
ta praca przez czas T jest warta E=a.(V0-V1)^2.V1.T

Jeśli V1=0, praca wynosi zero, ponieważ płyta nie cofa się.
Jeśli V1=V0, to również wynosi zero, ponieważ płyta cofa się z prędkością wiatru
dlatego nie podlega żadnemu ciśnieniu i F = 0.

Pomiędzy tymi dwoma skrajnościami obliczyłem, że maksimum wynosi Emax = 4/54.a.V0^3.T dla V1=1/3.V0

Czy ktoś widzi błąd?

[Remundo]

twoje obliczenia wydają się poprawne, ale są też trochę błędne, ponieważ występuje błąd w rozumowaniu, gdy mówisz „siła powietrza jest równa av^2/2”.

Należy dokonać dynamicznej oceny przepływającego powietrza, wybierając „objętość kontrolną”, w której masa powietrza jest stała i zastosować do tego powietrza podstawową zasadę dynamiki. Kierując się zasadą wzajemności, wywnioskujesz siłę powietrza na ostrza.

Jeśli szukasz optimów, oto one
* turbina udarowa (typ Peltona lub płaszczyzna deflektora): najlepsze ugięcie wynosi 180°, a optymalna prędkość łyżki to połowa prędkości płynu
* turbina przepływowa: brak odchylenia, prędkość płynu należy podzielić przez 3 i dotykamy następnie limit Betza (16/27)

w swoich obliczeniach obracałeś się trochę wokół wydajności Betza, ale przez pomyłkę.

[FALCON_12]

twoje obliczenia wydają się poprawne, ale są też trochę błędne, ponieważ występuje błąd w rozumowaniu, gdy mówisz „siła powietrza jest równa av^2/2”.

Należy dokonać dynamicznej oceny przepływającego powietrza, wybierając „objętość kontrolną”, w której masa powietrza jest stała i zastosować do tego powietrza podstawową zasadę dynamiki. Kierując się zasadą wzajemności, wywnioskujesz siłę powietrza na ostrza.

Jeśli szukasz optimów, oto one
* turbina udarowa (typ Peltona lub płaszczyzna deflektora): najlepsze ugięcie wynosi 180°, a optymalna prędkość łyżki to połowa prędkości płynu
* turbina przepływowa: brak odchylenia, prędkość płynu należy podzielić przez 3 i dotykamy następnie limit Betza (16/27)

w swoich obliczeniach obracałeś się trochę wokół wydajności Betza, ale przez pomyłkę.

Dlaczego mówisz, że wzór F = aV^2, który podaje siłę F wiatru o prędkości V pchającego się po prostopadłej powierzchni S
nie jest poprawne? Czy ta formuła jest dla Ciebie błędna? (1) czy też uważasz to za dobre, kwestionując jego poprawność
zatrudnienie w tym problemie? (2)

[Remundo]

Musiałbym dać ci pełne demo, ale jest długie.

Oceny dynamiczne są bardzo trudne do skonfigurowania.

ta strona może dać ci kilka pomysłów

http://ambroise.brou1.free.fr/mdf_007.htm

w porównaniu z twoimi zapisami, wywołując alfa kąt odchylenia (90° dla ciebie) i Dm przepływ masowy w kg/s na ostrzu (stały), dochodzimy do następujących wyrażeń
* dla siły działającej na ostrze (która nie jest równa „a V²”, ponieważ Dm = ro S V0)
F = Dm (V0-V1) x (1-cos(alfa))

* dla mocy na ostrzu P = F x V1
P = Dm V1 x (V0-V1) x (1-cos(alfa))

optymalna moc to ta, która maksymalizuje V1 x (V0 - V1), odpowiada to V1 = V0/2 (znajdź maksimum x(1-x) przy x = V1/V0

zwróć uwagę, że najlepszym kątem maksymalizującym moc jest alfa = Pi (woda musi wykonać półobrót w układzie odniesienia wiadra).

Dlatego Peltony mają prędkość łyżki o połowę mniejszą niż strumień, a kształt wiaderek przypomina łyżki.

Jeśli stworzysz teoretyczną sprawność Peltona, oto eta=P/Pcin gdzie Pcin = Dm V0^2/2 padająca moc kinetyczna

Przychodzi wiedząc, że P = Dm/V0^2 (1-V1/V0) x V1/V0

eta = 2x (1-cos(alfa)) x V1/V0 x (1 - V1/V0)
co może osiągnąć 2 x 2 x 0,5 x 0,5 = 1 dla teoretycznego maksimum.


Jeśli chodzi o „kuzynów” Peltonów w świecie turbin wiatrowych, są to Savonius. Ich skuteczność jest jednak daleka od 100%.

Z drugiej strony Peltonsowi w hydroenergetyce udaje się przekroczyć 90%. W rzeczywistości Peltonom prawie udaje się „zjeść” całą padającą energię kinetyczną strumienia (woda opuszcza Peltona z prawie zerową prędkością resztkową).

[FALCON_12]

Musiałbym dać ci pełne demo, ale jest długie.

Oceny dynamiczne są bardzo trudne do skonfigurowania.

ta strona może dać ci kilka pomysłów

http://ambroise.brou1.free.fr/mdf_007.htm

w porównaniu z twoimi zapisami, wywołując alfa kąt odchylenia (90° dla ciebie) i Dm przepływ masowy w kg/s na ostrzu (stały), dochodzimy do następujących wyrażeń
* dla siły działającej na ostrze (która nie jest równa „a V²”, ponieważ Dm = ro S V0)
F = Dm (V0-V1) x (1-cos(alfa))

Poczekaj Remundo, nie śledzę Cię już więc spróbujmy zacząć od wspólnej bazy.

Jeśli chodzi o ostrze wystawione na działanie wiatru, mój kurs mechaniki płynów mówi mi co następuje:

F = 0.5.Ro.Cx.V^2.S

T: Siła wiatru [N]
Cx: Współczynnik penetracji powietrza
P: Gęstość wiatru lub gęstość [kg/m3]
v: Prędkość wiatru [m/s]
S: Powierzchnia wystawiona na działanie wiatru [m²]

Czy uważasz, że ta formuła jest prawdziwa czy fałszywa?

[Remundo]

jest to wzór, który jest prawdziwy, gdy łopata jest skierowana w stronę wiatru o prędkości V.

Jest również bardziej inspirowany oporem aerodynamicznym.

Nie możemy jednak polegać na tym wzorze, aby oszacować siłę wiatru działającego na ostrze, gdy wszystko się porusza (zarówno wiatr, jak i ostrze).

Należy przeprowadzić ocenę dynamiczną powietrza zawartego w „objętości kontrolnej” o stałej masie.

[FALCON_12]

jest to wzór, który jest prawdziwy, gdy łopata jest skierowana w stronę wiatru o prędkości V.

Jest również bardziej inspirowany oporem aerodynamicznym.

Nie możemy jednak polegać na tym wzorze, aby oszacować siłę wiatru działającego na ostrze, gdy wszystko się porusza (zarówno wiatr, jak i ostrze).

Należy przeprowadzić ocenę dynamiczną powietrza zawartego w „objętości kontrolnej” o stałej masie.

Ok. Czy możesz mi wyjaśnić, dlaczego nie możemy wziąć pod uwagę, że ostrze doświadcza wiatru o prędkości V0-V1 i zastosować ten wzór?

Nie zrozumcie mnie źle, nie kwestionuję tego, muszę po prostu zrozumieć, co się dzieje. Nie potrafię przyznać się do tego, czego nie rozumiem.

[phil59]

https://fr.wikipedia.org/wiki/Limite_de_Betz

Co najwyżej około 60% wydajności, jeśli jest porównywalna.

[Remundo]

Ok. Czy możesz mi wyjaśnić, dlaczego nie możemy wziąć pod uwagę, że ostrze doświadcza wiatru o prędkości V0-V1 i zastosować ten wzór?

Nie zrozumcie mnie źle, nie kwestionuję tego, muszę po prostu zrozumieć, co się dzieje. Nie potrafię przyznać się do tego, czego nie rozumiem.

Powiedzmy, że od początku ty i ja nie myślimy o tym samym podejściu.

Moim zdaniem przepływ jest uporządkowany z odchyleniem strumienia płynu o 90°.

Twój punkt widzenia to nieodchylony przepływ pod kątem 90 °, który „rozprasza się”, gdy krąży wokół ostrza w turbulentny sposób, jesteś w domenie oporu aerodynamicznego (a nie równowagi pędu).

Zatem przy tym założeniu możemy wykorzystać obliczenia wykorzystujące wiatr względny do oszacowania siły. Uważam, że Cx płyty skierowanej w stronę wiatru wynosi około 2.

[sicetaitsimple]

https://fr.wikipedia.org/wiki/Limite_de_Betz

Co najwyżej około 60% wydajności, jeśli jest porównywalna.

60% jest już ogromne. Tylko hydraulika radzi sobie lepiej w produkcji czysto elektrycznej.