1598005515-d093afe08eb90b4a146980eea5b04540 (811223), страница 6
Текст из файла (страница 6)
ЬМ в зависимости от т . мента оММв на каждом радиусе в функции числа модулей (рис. 1-11). Затем для определенных значений 2 строится диаграмма распределения ЬМ, вдоль лопасти (рис. 1-12). Наконец, путем графического интегрирования кривых ЬМ,= 1(г ) находят значения отвлеченных );: ) ех — (х, з(п а — у, соз а) —, 38 моментов М, для всей лопасти при различных числах модулей, по которым строится аэродинамическая характеристика ветродвигателя. Следует отметить, что подсчитанные таким образом значения М, будут несколько завышенными, так как формулы„по которым производится расчет, не учитывают концевые потери, воаникающие вследствие образования вихрей, сходящих с конца лопастей. Концевыепотери определяются по формуле )Л.
2) . ~I ь( — '-,')' К (1 + е) (1 + е) гд р' й-'-:Ф где Й вЂ” коэффициент, обычно принимаемый равным еди нице. При подсчете концевых потерь значение коэффициента торможения е необходимо брать средним из его знаг)14 й чений на радиусах конеч- ного элемента лопасти. 4)г Формулой (1-41) можно пользоваться при 2 > 2 (зто вытекает из самого г вывода формулы). На г рис. 1-13 приведена расг 4 четная аэродинамическая характеристика ветродвигателя 1П-18 с учетом и о04 г без учета концевь)х по- а 44 терь. Как видим, концевые потери играют существенраг ную роль. Их максимальная величина в ряде слуа г 4 е в в чаев доходит до 15 †2)о Рис.
1.18. Расчетная аародпнамиче. от максимального момень окая характеристика аетроколеса та. Кроме концевых по- нетродаиагателя 1Р-!8. Терь, имеются профиль2 — с учетом концевмх потерь; 2 †Πучета кокцевмх потерь. ные ~потери потери на кручение уходящей струи и ~потери, происходящие вследствие неполного использования всси ометаемой площади ветроколеса, Однако при определенли аэродинамических ха~рактеристик ветродвигателей средней быстроходности (Я=З вЂ” 5) в первом приближении их можно не учитывать, так как они все вместе взятые по абсогпотной величине значительно меньше концевых потерь.
Аналогичным образом могут быть вычислены характеристики аэродинамических моментов, поворачлвающих лопасти относительно нх продольных осей. Необходимость в таких характеристиках появляется тогда, когда регулирование ~ветродвигателя осуществляется за счет поворота лопастей или их концов. Они нужны для расчета регулятора и исследования работы ветродвигателя в 'динамическом ~режиме.
В этом случае как аэродинамические характеристики, так и характеристики поворачивающих моментов на лопастях приходится рассчитывать для разных углов установки лопастей 4р. Расчетные углы ср обычно выбирают так, чтобы можно было исследовать работу ветродвигателя на режимах Е, соответствующих заданному диапазону изменения рабочих скоростей ветра. Как показывает опыт расчета, для этого оказывается достаточно рассчитать характе- РнетИКИ ДЛЯ ТРЕХ УГЛОВ Су ;"ПРИ и = Он, О =Ом „ И О= х'и нмвкс (например, 8, 12, 20 лг(сиге). Как известно, выражение аэродинамического момента, стремящегося повернуть элемент лопасти относителвно ее продольной оси, имеет вид: 2 с(М =ог р — Ь 4(г, (1-42) где ог, — коэффициент аэродинамического момента профиля относительно точки О (рис. 1-7), равный е ог, = т, — (х, соз а + ув з(п а) — ~— В экспериментальной аэродинамике коэффициент аэродинамического момента профиля о) задается отно- х а! Ц/4 ог йг !а ьа сительно передней кромки профиля как функция коэффициента су, т.
е. т,=)(с ). Так как относительная скорость иабегания потока на элемент лопасти равна: си,=)Го', +(озг+иы)с=п(! — е) Ьт 1+с1й'~, выражение (1-42) можно записать в следующем виде: т!М =па, р — "(1 — и)'(1+ сЦ'~) Ь'т1г. Рис. 1-14. Характер изменения 444, а зааисимости от Л. Чтобы получить отвлеченное значение этого момента', разделим обе части этого выражения на рД' — " 2 ~(Ма=теЬ (1 — е)'(1+с!к'р)с(г, (1 !3) Ь где Ь = — и г = — — относительные значения хорды гс А' и текущего радиуса. Выражение (!-43) позволяет вычислить и построить такие же характеристики М,=1(Я), как это было сделано для вращающего момента ветродвигателя Л1,, Если выбрать одни и те же сечения лопасти и принять при вычислениях общие значения углов атаки, то оба расчета могут быть объединены, Характер изменения элементарных моментов заМ, в зависимости от.г и 2 показан на рис.
1-14 и 1-13. Рис. 1-!5. Характер изменения ЬЛ, а зависимости от т . На рис. 1-16 даны аэродинамические характеристики н характеристики моментов, поворачивающих лопасти относительно их продольных осей, для различных углов установки лопастей ветродвигателя !Р-18. Абсолютные значения аэродинамических моментов, действующих на ветроколесо М, и лопасти М,, могут быть подсчитаны ««« го Ю о о' о охи и ю о о я о «««о Оо.
Ю о ", о ««« о «4 о о « ««Ю о о о х о о о. о у «' о о « ««о й о о Ю о « и х и г и о о д о. о для каждого режима работы ветродвигателя по форму- лам: 11-44) а р)1 2 а( Помимо аэродинамического момента М,, на поворотные части лопастей при вращении ветроколеса действуют еще центробежные сиды. Для определения величины момента от центробежных сил, поворачивающих лопасть относительно ее продольной оси, рассмотрим силы, действующие на элементарное сечение вращающейся лопасти, расположенное под углом Ч«к плоскости вращения ветроколеса (рис.
1-17). Оси координат расположим так, чтобы ось о» совпала с продольной осью лопасти, ось оу — с осью вала встроколеса, а ось ох была перпендикулярна плоскости уог. Центробежная сила элемента сечения площадью Ж будет равна: а'Р = аг пз рм'г, где «=Ух*+»' — расстояние элемента от оси вращения. Разлагая силу АР на две составляющие, параллельные осям ох и ог, заметим, что сила НЯ стремится повернуть сечение лопасти относительно оси ог, а сила г17 — переместить его вдоль оси ог. Из геометрических соотношений нетрудно убедиться, что сила Щ = Ыг ~(з ро'х остается неизменной при перемещении сечения лопасти вдоль оси ог.
Величина момента от центробежных снл элементарного сечения лопасти, приходящаяся на длину Нг, равна: О «,1 лу,1»,„« ° где /„г — центробежный момент инерции поперечного сечения лопасти на радиусе г=г. Полный момент, поворачивающий лопасть относительно оси ог, при данном расположении ее в приня- 43 (1-45) той системе координат (т. е, при данном угле Р) будет М =мх ( ! Нг=(охи ц ~ ху ху' х= — и Интеграл этого выражения представляет собой центробежный момент инерции всей лопасти у' относиху тельно оси ог.
Отсюда следует, что для определения зависимости Ыч=)(Р) должны быть найдены центРобежные моменты инерции лопасти для различных углов ее установки. Так как лопасти ветроколес, как правило, делаются полымя с каркасом нервюр и стрингеров и тонкой металлической илн полотняной обшивкой, определение центробежного момента инерции лопасти сводится к нахождению суммы элементарных центробежных моментов инерции ее отдельных сечений. Для этой цели лопасть разбивают на ряд сечений, нормальных к оси ог, и совмещают нх с плоскостью хор.
Пря ~наличии крутки все сечсния должны быть расположены под соответствующими углами друг к другу, причем ~корневое сечение желательно расположить так, чтобы его геометрическая хорда совпадала с направлением оси ох. По каждому сечению находят элементарные суммы: г'.Ьтх', 4.Ьту', 'Ебтху.
Далее путем суммирования сначала по отдельным сечениям, а затем по длине лопасти определяют момент инерции всей лопасти. По элементарным моментам инерции относительно принятых осей координат можно определить элементарные моменты инерции относительно новой системы координат (хь у1) с тем же началом, но повернутой относительно осн ог на положительный угол <р, используя для этого следующие формулы перехода: х,=хсов Р+ув!и Р; у, = у сов Р+ х в!и Р; =!,сов'Р+1 в!и'Р— !'„ха(п 2Р; ! = — ) сов'Р+! в(п'у+1„в)п2Р; 1 =!хусов2Р+(! )х)в)п 2 21 При тонких и некрученых лопастях или лопастях, имеющих сравнительно небольшую крутку, для определения момента М можно пользоваться формулой х в!п2(~ ро) (1-46) где В~, — угол между геометрической хордой сечения лопасти на радиусе г = 0,7Я и осью, относительно которой центробежный момент инерции равен нулю; У, — осевой момент инерции лопасти; тик М,=М,(У, Р) и 1=--1(г„р) можно при помощи формул (1-37) и (1-44) перейти к размерным рабочим характеристикам крутящих моментов М,=!(и) и Р,= =1(и).
Они строятся в виде отдельных кривых для каждой скорости ветра, обычно через 1 м!век для конкретного типа и диаметра двигателя. Эти характеристики полнее раскрывают режим работы двигателя, служат для выбора оптимального режима работы агрегата и определения передаточного отношения механической передачи к генератору. Характеристики крутящих моментов М,=1'(и) и мощности Р,= — 1'(и) для ветродвигателя ветрозарядного агрегата ВЭ-2, построенные нз отвлеченной аэродинамической характеристики ветроколеса, представлены на рис. 1-18.
Построение производится следующим образом: по отвлеченным аэродинамическим характеристикам берутся значения числа модулей и соответствующие им значения М, и 4. Для каждого числа модулей 7 и рабочих скоростей ветра и, взятых через ! м1свк, подсчитывают величины и !об)мин), М, [кР м), Р,(квт) на валу ветроколеса при р,=0,125 кУ свк'/м' по формулам: 302 в и = — 1об~мин1 хЯ 45 м скорость вращения ветроколеса, 1-4.
РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИ!чИ ~ВЕТРОДВИГАТЕЛЕЙ ° От отвлеченных аэродинамических характерис Ф. о,в т о,в о,« о,в а1 «оо «оо 1О о гоо «оо воо воо аю аФмии 6) Рис. 1-18. Рабочие каРактеРистики М =1(л) и Р =1(л) еетродеигатела 0.2 (агрегат ВЭ.2). М =0,198оаУМ (кГ м) Р, = 0,000481Р'и'и (кот~), где 0= 2Я вЂ” диаметр ветроколеса. Пересчет на другие р производится по (1-3).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
