Перетворення енергії вітру за допомогою аеродинамічного профілю
Перетин і основні геометричні параметри профілю NACA 4415, його головні параметри. Схема взаємодії аеродинамічного профілю з повітряним потоком. Характеристика процесу перетворення енергії вітру в механічну енергію за допомогою аеродинамічного профілю.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | реферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 21.07.2017 |
| Размер файла | 328,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Перетворення енергії вітру за допомогою аеродинамічного профілю
Аеродинамічним профілем називається аеродинамічна конструкція, виконана у вигляді витягнутого уздовж повітряного потоку перетину із закругленою передньою і гострою задньою кромками і з симетричною або асиметричною кривизною. У вітроенергетиці, як правило, використовуються профілі з асиметричною кривизною. Аеродинамічні профілі розроблялися у всьому світі різними організаціями і фірмами в період бурхливого розвитку авіації (напр. ЦАП - Центральний аерогідродинамічний інститут імені М. Є. Жуковського; NACA - Національний авіаційний консультативний комітет США та ін.). Організації та автори називали розроблені профілю іменами своїх організацій або прізвищами авторів (ЦАГІ, NACA, CLARK), тому на сьогоднішній день не існує стандартних або міжнародних позначень розроблених авіаційних профілів.
Як приклад на рис 3.4 представлено перетин і основні геометричні параметри одного із серії профілів NACA з умовним позначенням NACA 4415, який використовується при виготовленні лопатей вітрогенераторних установок [35].
Рисунок - Перетин і основні геометричні параметри профілю NACA 4415
До основних геометричних параметрів профілю належать:
- хорда b - відрізок прямої, що з'єднує дві найбільш віддалені одна від одної точки профілю. Хорда є також довжиною профілю.
- середня лінія (скелет) профілю.
- максимальна товщина профілю - стах.
- положення максимальної товщини уздовж хорди - хс.
- максимальна угнутість профілю - fmax*
- положення максимальної угнутості - xj.
У позначенні профілю NACA 4415 перша цифра позначає максимальну угнутість профілю ; друга цифра позначає положення точки максимальної угнутості профілю від передньої кромки профілю в десятих частках від хорди ; третя і четверта цифри позначає товщину профілю у відсотках від довжини хорди
При побудові геометрії профілю використовують прямокутну систему координат з початком в передній точці хорди. Вісь ОХ направляють по хорді від передньої точки до задньої, а вісь OY - вгору. Довжина хорди береться за /, а верхня і нижня лінії профілю задаються за відносними координатами, узятим з таблиці або отриманих за допомогою формул. Контур профілю можна також побудувати, задаючи середню лінію і розподіл товщини профілю уздовж лінії хорди.
Принцип роботи аеродинамічного профілю і виникнення підйомної сили заснований на використанні закону Бернулі.
Набігаючий під кутом а до хорди профілю повітряний потік розділяється площиною на дві частини: верхню і нижню. Внаслідок опуклості площині, верхня частина потоку проходить більший шлях, ніж нижня. Згідно закону Бернулі про нерозривність потоку, швидкість потоку повітря над верхньою кромкою площині при цьому буде більше, ніж під нижньою кромкою. З цього випливає, що тиск на верхній стороні профілю нижче, ніж на нижній і за рахунок різниці тисків утворюється повна аеродинамічна сила F, спрямована в бік зниженого тиску. Ця сила розкладається на підйомну силу , яка спрямована перпендикулярно вектору швидкості набігаючого потоку і силу опору повітряному потоку , спрямовану вздовж потоку.
де: - питома щільність повітря, кг/м3; А - відповідно площа омиваємого потоку (колеса), м ; - швидкість набігаючого потоку повітря (швидкість вітру), м/с, та - безрозмірні коефіцієнти підйомної сили і сили опору повітряному потоку.
На рис. 3.5 наведена схема перетворення енергії вітру в механічну енергію за допомогою аеродинамічного профілю.
Рисунок - Взаємодія аеродинамічного профілю з повітряним потоком
Сила тяжіння також діє на площину, однак вона врівноважується несучою конструкцією ВГУ і не приймає участь у створенні крутного моменту. Коефіцієнти та , що входять у вирази (3.8) та (3.9) залежать від типу і геометрії аеродинамічного профілю, а також від кута набігання повітряного потоку а.
Для визначення цих коефіцієнтів всі профілі випробують (продувають) в аеродинамічних трубах при різних кутах нахилу хорди а і швидкостях набігаючого повітряного потоку. Результати вимірювань табульовані (або представлені у вигляді графіків) і їх можна знайти у відповідній літературі або в комп'ютерних базах даних [17, 29]
На рис. 3.5 наведена залежність коефіцієнтів та від кута набігання потоку і поляра Лілієнталя, або просто поляра профілю NACA 4415 в діапазоні кутів набігання від -15 до +15 градусів.
аеродинамічний профіль повітряний
Рисунок - Залежність коефіцієнтів Су та Сх від кута набігання потоку (а) та поляра (б) профілю КАСА 4415
З рисунку 3.5, а видно, що коефіцієнт підйомної сили су є знакозмінним і до кута +5° характеризується зростаючою лінійною залежністю, а коефіцієнт опору мінімальний. При кутах набігання більш +10° лінійна залежність коефіцієнта су порушується, відбувається різке підвищення коефіцієнта опору сх і зрив потоку. Це режим використовується у ВГУ для обмеження потужності шляхом примусового повороту лопатей.
При виборі оптимальних кутів набігання потоку найбільш зручніше використовувати не самі значення коефіцієнтів су та сх, а так звані поляри профілю (рис. 3.5, б). Поляра - це графічна залежність коефіцієнта підйомної сили від коефіцієнта лобового опору при різних кутах набігання потоку. З геометричної точки зору будь-яка крива в полярних координатах дає залежність довжини відрізка між початком координат і будь-якою точкою на кривій від кута нахилу цього відрізка до горизонтальної осі. У даному випадку довжина відрізка пропорційна повної аеродинамічної силі F, що діє на профіль, а тангенс кута нахилу до горизонтальної осі у дорівнює відношенню підйомної сили до лобового опору або, за прийнятою в авіації термінології, аеродинамічному якості К.
Якщо з точки початку координат провести дотичну до поляри, то в місці їх. перетину (точка А на рис. 3.5, б) отримаємо максимальні відношення підйомної сили до лобового опору, що, в свою чергу, буде відповідати оптимальному куті набігання повітряного потоку а. Для профілю NACA 4415 цей кут складає величину, яка дорівнює 6...6,5° (рис. 3.5, б).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Природа водної енергії. Енергія і потужність водяного потоку. Схеми концентрації напору. Гідроакумулюючі та припливні електростанції, установки, які використовують енергію води і вітру. Сучасні способи перетворення різних видів енергії в електричну.
реферат [142,2 K], добавлен 19.12.2010Термічні параметри стану. Термодинамічний процес і його енергетичні характеристики. Встановлення закономірностей зміни параметрів стану робочого і виявлення особливостей перетворення енергії. Ізобарний, політропний процес і його узагальнююче значення.
контрольная работа [912,9 K], добавлен 12.08.2013Основні геометричні параметри монтажу проводу. Визначення зовнішнього діаметра проводу з ожеледдю. Розрахунок розподіленого навантаження від вітру та питомого навантаження від ваги проводу. Побудова графіку залежності натяжiння проводу від температури.
курсовая работа [132,4 K], добавлен 16.01.2014Принцип роботи гідроелектростанції (ГЕС). Перетворення кінетичної енергії води в електроенергію за допомогою ГЕС. Класифікація станцій в залежності від вироблюваної потужності. Собівартість вироблюваної електроенергії. Характеристика основних видів ГЕС.
презентация [5,3 M], добавлен 24.04.2012Використання сонячної енергетики. Сонячний персональний комп'ютер (ПК): перетворення сонячного світла на обчислювальну потужність. Вітроенергетика як джерело енергії для ПК. Комбінована енергетична система. Основні споживачі енергії нетрадиційних джерел.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 27.01.2012Джерела енергії та фактори, що визначають їх вибір, опис ланцюга перетворення. Види палива та шкідливі викиди при його спалюванні. Етапи отримання палива та його підготовка до використання. Постачання і вартість кінцевого споживання енергоносія.
лекция [49,2 K], добавлен 26.09.2009Загальна характеристика енергетики України та поновлювальних джерел енергії. Потенційні можливості геліоенергетики. Сонячний колектор – основний елемент геліоустановки. Вплив використання сонячної енергії та геліоопріснювальних установок на довкілля.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 30.03.2014Перетворення та генерація електричного струму постійної енергії. Класифікація перетворювачів постійної напруги. Схема та способи управління реверсивними ППН, технологія їх виготовлення і застосування. Розробка зарядного пристрою для мобільних телефонів.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 03.03.2015Стан і перспективи розвитку геотермальної енергії. Схема компресійного теплового насоса, його застосування. Ґрунт як джерело низько потенційної теплової енергії. Аналіз виробничого процесу та розроблення моделі травмонебезпечних та аварійних ситуацій.
научная работа [2,1 M], добавлен 12.10.2009Світ шукає енергію. Скільки потрібно енергії. Альтернативні джерела енергії. Вітрова енергія. Енергія річок. Енергія світового океану. Енергія морських течій. Енергія сонця. Атомна енергія. Воднева енергетика. Сучасні методи виробництва водню.
дипломная работа [40,8 K], добавлен 29.05.2008Енергетична взаємодія системи перетворювального обладнання тягової підстанції постійного струму із системою зовнішнього електропостачання. Фізичне та комп’ютерне моделювання випрямлення електричної енергії у несиметричних режимах, зіставлення результатів.
дипломная работа [10,0 M], добавлен 18.05.2015Властивості конденсатора, його позначення на схемах. Характеристики конденсаторів, основні параметри (ємність, щільність енергії, номінальна напруга та полярність). Класифікація конденсаторів за типом діелектрика. Основні області їх застосування.
реферат [526,0 K], добавлен 18.10.2013Закон збереження механічної енергії. Порівняння зменшення потенціальної енергії прикріпленого до пружини тіла при його падінні зі збільшенням потенціальної енергії розтягнутої пружини. Пояснення деякій розбіжності результатів теорії і експерименту.
лабораторная работа [791,6 K], добавлен 20.09.2008Загальна характеристика основних видів альтернативних джерел енергії. Аналіз можливостей та перспектив використання сонячної енергії як енергетичного ресурсу. Особливості практичного використання "червоного вугілля" або ж енергії внутрішнього тепла Землі.
доклад [13,2 K], добавлен 08.12.2010Теплове випромінювання як одна з форм енергії. Теплові і газоразрядні джерела випромінювання. Принцип дії та призначення світлодіодів. Обґрунтування та параметри дії лазерів. Характеристика та головні властивості лазерів і можливість їх використання.
контрольная работа [51,0 K], добавлен 07.12.2010Магнітний ланцюг машини, його розміри, конфігурація, необхідний матеріал. Тип і кроки обмотки якоря, кількість витків обмотки, колекторних пластин, пазів. Головні параметри обмотки додаткових полюсів. Стабілізаційна послідовна обмотка полюсів двигуна.
курсовая работа [461,8 K], добавлен 16.05.2015Основні види альтернативних джерела енергії в Україні, технології їх використання: вітряна, сонячна та біогазу. Географія поширення відповідних станцій в Україні. Сучасні тенденції та оцінка подальших перспектив розвитку альтернативних джерел енергії.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 17.05.2015Сутність, властивості та застосування електроенергії. Електромагнітне поле як носій електричної енергії. Значення електроенергії для розвитку науки і техніки. Передачі та розподіл електричної енергії. Електростанції, трансформатори та генератори струму.
реферат [20,8 K], добавлен 16.06.2010Обґрунтування необхідності дослідження альтернативних джерел видобування енергії. Переваги і недоліки вітро- та біоенергетики. Методи використання енергії сонця, річок та світового океану. Потенціальні можливості використання електроенергії зі сміття.
презентация [1,9 M], добавлен 14.01.2011Ядерна енергетика як галузь науки і техніки. Діяльність державного підприємства НАЕК "Енергоатом" та атомних електростанцій України. Процес перетворення ядерної енергії на теплову і електричну. Альтернативні джерела: Сонце, вітер, земля, Світовий океан.
презентация [2,2 M], добавлен 30.01.2011
