Jag accepterar att kakor lagras på min dator

Läs mer

Connecting thrust and torque with the wake tip vortex geometry - application to wind turbines and propellers.

Connecting thrust and torque with the wake tip vortex geometry - application to wind turbines and propellers. Beställ tryckt exemplar Lägg i kundvagnen Ladda ned som PDF
Författare: Häggström Anna
Ort: Stockholm
Sidor: 47
Utgivningsår: 2002
Publiceringsdatum: 2002-01-01
Rapportnummer: (FOI-R--0277--SE)
Nyckelord Vindkraft, turbin, aerodynamik, virvel, virvlar, vak, prestanda, wind power, turbine, aerodynamics, vortex, wake, performance
Sammanfattning Vindturbiner och propellrar har historiskt sett analyserats med antingen bladelementteori eller virveltrådsmetoder. Detta examensarbete behandlar det senare området. I tidigare virveltrådsmetoder har man antagit att virveltrådarna som lämnar bladet ges sin form av Biot-Savarts induktionslag enbart och bildar en skruvformad s.k. diskontinuitetsyta. Delvis på grund av viskositet koncentreras emellertid cirkulationen till virveltrådar, en tråd per bladspets, och till en mera diffus rotcirkulation. Resultatet av arbetet är en metod att beräkna radie och stigning på spiralen som bildas av en spetsvirveltråd, utifrån givna värden på axialkraft- och axialmomentkoefficienterna CT och CQ och given maximal cirkulation runt bladet (bladen). Men först måste CT och CQ beräknas från antagen spiralgeometri, dvs för en matris av många kombinationer av radie och stigning. Härvid användes Biot-Savarts lag. Resultaten samlades i en databas. För att uppnå syftet måste sedan det inversa problemet lösas genom att använda en interpolationsrutin som bearbetar databasen. Interpolationskoden finns tillgänglig bland övrig kod från arbetet.
Abstract Wind turbines and propellers have historically been analysed using either blade element momentum theory or vortex methods. This Master of Science thesis deals with the latter type. In present free wake methods, the vortices trailing off the blades are assumed to be governed only by the Biot-Savart potential flow induction law, forming a helical surface sheet. In reality, partly due to viscosity, however, the vorticity is concentrated into tip vortices, one per blade tip, and into root vorticity of a more indistinct character. A look at some basic aspects of flow mechanics was seen as necessary to explain the discrepancy between present theory and reality. The result of this work is a method to calculate radius and pitch of the concentrated tip vortex spirals, from given values of the thrust and torque coefficients CT and CQ and a given strength of the maximum circulation around the blade(s). To achieve this, the inverse problem must be solved. I.e., from known tip vortex spiral parameters the corresponding CT and CQ were first calculated and saved in a database. This database is henceforth used together with an interpolation routine, which makes inversion possible. The computer code for the inversion is also part of the thesis.

Kundvagn

Inga rapporter i kundvagnen

FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI
Totalförsvarets forskningsinstitut
164 90 Stockholm

Tel: 08-555 030 00
Fax: 08-555 031 00

Orgnr: 202100-5182