Wyznaczenie obciążenia aerodynamicznego w modelu elektrowni wiatrowej małej mocy

• Autorzy: Koźlak M. , Pawlak M.

Warianty tytułu

EN

Estimation aned visualisation of aerodynamic loads in model of small wind turbine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym artykule przedstawiony jest sposób doboru profili aerodynamicznych oraz optymalnych parametrów aerodynamicznych poszczególnych komponentów elektrowni wiatrowej małej mocy o poziomej osi obrotu. Własności aerodynamiczne łopat zostały ustalone poprzez założenie optymalnego stosunku współczynników sił nośnych do sił oporu wybranych profili aerodynamicznych przy zadanych prędkościach wiatru. Łopaty wzorowane są na maszynach dużej mocy, z wykorzystaniem dwóch dźwigarów jako elementów nośnych, przy stałych grubościach poszycia oraz trzech różnych profilach rozmieszczonych wzdłuż osi łopaty. Analizę aerodynamiczną przeprowadzono w środowisku inżynierskim Matlab z wykorzystaniem metody BEM (Blade Element Momentum). Jako dane wejściowe zadane były współczynniki sił nośnych oraz współczynniki sił oporu w funkcji kąta natarcia. Są to wielkości charakterystyczne dla każdego z profili aerodynamicznych, zwykle wyznaczane w tunelach aerodynamicznych. Współczynniki aerodynamiczne wykorzystane w pracy zostały zaczerpnięte z danych literaturowych. Na wyjściu uzyskano rozkład sił aerodynamicznych na łopacie przy różnych prędkościach wiatru oraz w różnych położeniu kątowym łopat. Uwzględniając obciążenie aerodynamiczne dla masztu elektrowni uzyskano stan obciążenia aerodynamicznego całego układu.

EN

In this article is described procedure of selecting aerodynamic profiles and optimal aerodynamic coefficients for small horizontal axis wind turbine. Aerodynamic properties of blades were specified by using the optimal ratio between lift and drag coefficients of selected aerodynamic profiles in assumed wind velocities. Blades are similar to those used in large wind turbines, where two spars are responsible for stiffness, constant lower and upper layer thickness are assumed with shape of three different aerodynamic profiles along the length of blade. Aerodynamic analysis is made in Matlab, procedures are based on BEM (Blade Element Momentum) theory. The input data are lift and drag coefficients as a function of angle of attack. These coefficients are different for each aerofoil, usually calculated in aerodynamic tunnel. Data used in presented article was taken from literature. As a result of analysis the distribution of aerodynamic forces along the blade for different wind velocities and radial positions of blade were received.

Słowa kluczowe

PL

elektrownia wiatrowa; elektrownia wiatrowa małej mocy; własności aerodynamiczne

EN

wind turbine; small wind turbine; aerodynamic properties

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 3, nr 34
• Strony: 67--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 4 poz.

Twórcy

autor

Koźlak M.

autor

Pawlak M.

• Katedra Mechaniki Stosowanej, Politechnika Śląska, 44-100 Gliwice, ul. Konarskiego 18A, tel. [phone],

Bibliografia

• 1. Guidelines for Design of Wind Turbines. 2nd edition, Det Norske Veritas and Riso National Laboratory, Jydsk Centraltrykkeri, Denmark 2002
• 2. Hansen Martin O.L.: Aerodynamics of wind turbines. James&James Ltd, 2002.
• 3. Jureczko M., Pawlak M., Mężyk A.: Optimisation of wind turbine blades. Elsevier, “Journal of Materials Processing Technology” 2005, 167, s. 463-471.
• 4. Pawlak M., Mężyk A.: Aerodynamic loads in dynamics of HAWT rotor. EACWE 4, Prague, 11-15 July 2005.