1598005519-db2570e1cd069b3f233e2ac13b5f8034 (811225), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Дополнительное применение обтекателей концов лопастей не приводит к улучшению общего й. Установка с относительной плошадью 20 Та обтекателя немного улучшает характеристики ветроколеса. Существенное повышение его эффективности может быть достигнуто при заьрепленви пролетов троса по длине передней кромки. Для всех испытанных конфигураций влияние изменения скоростей ветра от 6 до 9,5 м/с проявляется в уменьшении в среднем примерно на 8 'а максимального значения В Так как такое снижение характеристик нельзя рассматривать в качестве основных, то необходимо придать некоторое значение тому факту, что эти условия становятся более заметными, когда значение скорости приближается к критическому значению для заданного напряжения при растяжении, при котором происходит смешение паруса (3-20).
Однако это влияние не обязательно должно быть только вредным, лчожно предполагать, что прп т~ггательном подборе подходящих параметров ухудшение характеристик при увеличении скорости ветра может быть использовано как средство для предотвращения перегрузок или даже разрушения ветроколеса при сильных ветрах. При сопоставлении ветроколес с парусными лопастями и трехлопастного оказалось, что вместо ожидаемого увеличения максимального и вследствие меньшего обшего коэффициента заполнения двухлопастного ветроколеса получены другие результаты.
Несмотря иа более высокую быстроходность двухлопастпого ветроколеса ($ „„=-0,4) для увеличения к до 0,44 потребовались ббльшае усилия, чем у трехлопастных конструкций. 3.9. МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ВЕТРОДВИГАТЕЛЬ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОБТЕКАТЕЛЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ВЕТРОКОЛЕСА При проектировании маогоступенчатой установки авторы базировались исключительно на интуитивных представлениях. Предполагалось, что улучшение характеристик ветроколеса, которое было получено при увеличении на 20 % плопгади центрального обтекателя двухлопастного ветроколеса диаметром 3,7 м с парусными лопастями, может быть достигнуто при зна|ительном снижении давления в центре диска ротора у малых одноступенчатых ветроколес, установленных коаксиально перед основным ветроколесом. Так как такие установки фактически ранее не испытывались, исследования проводились только на натурных опытных образцах, позволяющих получить ряд форм, а также легко комбинируемых модификаций, В частности, в качестве гипотетической, но наиболее подходящей формы таких устройств было разработано небольшое ветроколесо, симметрично секционированиое, с некручепымп лопастями.
Ояо было сконструировано так, чтбоы углы установки лопастей можно было регулировать при вращении в том же или в обратном направлении относительно основного ветроколеса. Кроме того, имелась возможность прикладывать в процессе испытаний различные нагрузки к ветроколесу первой ступени и тем самым изменять его быстроходность независимо от основного ветроколеса. Такая возможность была предусмотрена потому, что не было ясно, будет лн поле скоростей более благоприятно распределено прн наличии у малого ветроколеса обгонной муфты, использую~ггей дополнительную энергию вихревого шнура. Возможно также, хотя это и нежелательно, что энергия, используемая основным ветроколесом, будет того же порядка.
что и проходящая по центру вихревого шнура, вследствие чего более активно действуюцгие части потока будут оттеснены в периферийную зону. В качестве основного ветроколеса, с которым проводились испытааия многоступенчатого ветродвигателя, принимался вариант, показанный иа рнс. 3.!7, яг, но без законцовок лопастей. Относительные достоинства различных рабочих 112 Т а б л и ц а 3.4. Свийгиаа данама ин наиболее важным параметрам. иолученным мри нсжыташмх мемосяуиенчатого яигрокоиеса Хараатерастааа коаструааиа опт 4.1 4,1 0.36 0,36 1,3 7,0 Исходный ветродвигатель Коаксиальное ветроколесо (синхронное вращение; муфта свободного хода, ~р= =20') Коаксиальиое ветроколесо (синхронное вращевие; вспомогательный тормоз гр= =20") Коаксиальиое ветроколесо (синхронное вращение; тормоз со стопором, ~р= — 20') Коаксиальное ветроколесо (встречное вращение; муфта свободного хода ~р=20') Коаксиальное ветроколесо (встречиое вращевие; муфта свободного хода, 9=-бь) 3,9 6,8 0,33 6,8 3,8 0,36 0,35 3,9 ЗЛО.
ИССЛЕДОВАНИЕ В АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЕ ПРОФИЛЕЙ ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ ПАРУСНЫХ ЛОПАСТЕЙ И ПЛОСКОСТЕЙ Необходимость в исследованиях аэродинамических характеристик парусных лопастей и плоскостей (оперений) с различной формой поперечного сечения связана с оценкой возможности упрощения или модификации таких лопастей со сдвоенной оболочкой и получения экономических выгод без заметного ухудшения характеристик. Программа испытаний в аэродинамической трубе была составлена так, чтобы установить относительное значение потерь, связанных с использованием вып>скаемых промышленностью обтекаемых мачт парусных шлюпок и системы труб лрчглого поперечного сечения вместо П.образной передней кромки парусной лопасти.
Кроме того, влияние полной сдвоенной оболочки испытывалось нри включении нескольких сечений, ие использующих нижние оболочки, а также некоторых из них, имеющих нижнис оболочки только частично. Всего же было испытано восемь модификаций крыльев, моделирующих лопасти, идентичных во всех отношениях, за исключением используемых форм сечений. П8 форм коаксиальных ветроколес определяются иэ сопоставления их показателей с исходными основными характеристиками, полученными на испытательном стенде (табл. 3.4).
Из рассмотрения данных можно прийти к заключению, что все характеристики коаксиального ветродвигателя, соответствующие эксплуатационным режимам, будут теми же или несколько худшими, чем у исходного ветродвигателя. В любых случаях влияние ветроколеса оказалось настолько малым, что дальнейшие исследования его работы были прекращены.
Объяснением причины такого результата можно считать то, что хотя ветроколесо и находится под действием набегающего потока, оно может вызывать возмущение течения, почти подобное дисковому обтекателю. Оно создает также взаимодействии плоскостей вследствие лобового сопротивлеяия лопастей. Таким образом, любые полезные взаимодействия или дополнительный вращающий момент ветроколеса сводятся к нулю и обшие характеристики ветроколеса остаются в основном неизменными. Дисковый обтекатель хотя и не дает большого эффекта, но оказывается менее дорогостоящим.
Испытания крыльев с разлнчнымн профилями лопасти (рнс. 3.19) проводились в аэродинамической трубе Р() с размерами раоочсй части 1,2К!,5 м. Форма испытанного крыла в плане (рнс 3.20) характеризуется размахом 1= =077 м, средней аэродинамической хордой Ьл=0,115 и й общей площадью 0,089 м'. В результате удлинение крыла 5=8,4 и относительная толщина профиля с, подсчитанная по его средней аэродинамической хорде, была равна 11,5 ",,. Сила натяжения троса передней кромки варьировалась ца модели и для рассматриваемых здесь результатов устанавливалась в 42 и 150 Н. Соответст.
венно атим значениям коэффициент натяжения троса передней кромки ст составил соответственно 0,07 ц 0,23. Рис. 3.19. Поперечные сечения парусных крыльев и оперений, испытанных в аэродинамической трубе: т — 3 — парусные оперения моделей 1, 2 в 3; 4. 5 .в 6 — полунахала парусного крыла моделеа 1, 3 в 3; т, З вЂ” парусное крыло моделей ! а 2. Рис. 3.20. Форма в плане парусного крыла и оперения (длииа 0,92 м, площадь 0,108 мз, удлинение 8,4, средняя аэродинамическая хорда 0,114 и). Все данные по сериям испытаний получены при скорости потока в трубе, которая регулировалась для получения динамического давления о=522 Н/мз Хотя соответствующее число Рейвольдса, подсчитанное по средней аэродинамической хордс, составило примерно 2,5 10', однако с учетом уровня тчрбулентности в трубе полученные аэродинамические данные более характерны для болыпих чисел Рейнольдса — около 7,5.10'. Установка модели в трубе позволяла изменять углы атаки крыла при работаюпюй трубе от — 12 до — 24'.
При этом уравновешивание сил и определение подъемной силы, лобового сопротивления и момента относительно поперечной оси производились в этом диапазоне при увеличении углов атаки через 2'. Эти данные представлялись далее в форме стандартных коэффициентов и паносштись на график в функпии от угла атаки крыла, как это рекомендуется по направлении> средней аэродинамической хорды при иенагрувгенном ее положеаии (без потока). В дополнение к этому эффективность каждого из крыльев опеиивалась по своему графику, дающему зависимость аэродинамического качества У/Х от угла атаки.
Необходимо отметить одну из трудностей в методике эксперимента, связанную с тем, что лобовое сопротивление модели составляет весьма небольшую долю суммарных измеряемых сил и определяется путем вычитания из них большой по значению поправки. Хотя это и ооычная методика, когда имеются ограничения по времеви и определяемым данным, она, несомненно, допускает вве- 114 двине в эксперимент небольших ошибок при измерении лобового сопротивления. Это цс означает, что получзсмые по такой методике данаые неприемлемы для целей проектирования, н они, конечно, пригодны для сопоставительных целей.
Однако полученные таким путем данные нельзя рассматривать в качестве абсолютных. Вследствие аэроупругости парусного крыла оно обладает некоторыми особенностями, которые вызывают значительные(его отличия от обычных жестких крыльев. Если парусное крыло неподвижно (йри безветрии) и полотняная обншвка туго натянута ва тросе передней кромки, то верхвяя и нижняя поверхности симметричного сечения находятся под одним и тем же давлением. Когда крыло начинает двигаться под действием подъемной силы, то асимметричное распределение давления на его верхней и нижней поверхностях приводит к деформации обшивки (или обшивок) от области повышенного давления (нижняя сторона) по направлению к области .пониженного давления (верхняя сторона).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
