Figur 1: Kraftpåvirkning af vingeprol

Relaterede dokumenter
Figur 1: Kraftpåvirkning af vingeprol

Opdrift og modstand på et vingeprofil

Massefylden af tør luft ved normalt atmosfærisk tryk ved havets overade ved 15 C bruges som standard i vindkraftindustrien og er lig med 1, 225 kg

En sumformel eller to - om interferens

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen - 5. Januar 2018

David Kallestrup, Aarhus School of Engineering, SRP-forløb ved Maskinteknisk retning 1

Theory Danish (Denmark)

PITCHSTYRING TIL BACKUP AF KRØJEFUNKTION I VINDMØLLER

Rapport uge 48: Skråplan

Notesæt - Eksempler på polær integration

Harmonisk oscillator. Thorbjørn Serritslev Nieslen Erik Warren Tindall

Beregning af angrebspunktet for luftens kræfter for henholdsvis en konisk, parabolsk, elliptisk og tangent ogive spids

Stabilitet - og Barrowman's metode af Hans Olaf Toft ( ) A cp cg

Skråplan. Esben Bork Hansen Amanda Larssen Martin Sven Qvistgaard Christensen. 2. december 2008

Dimensionering af samling

1 Forord 2. 2 Indledning Baggrund Initierende problem... 4

Danmarks Tekniske Universitet

Statistikforedrag i Hjørring

Måling af spor-afstand på cd med en lineal

Fysik 2 - Den Harmoniske Oscillator

Matematik F2 Opgavesæt 2

Opgave 1 Opskriv følgende vinkler i radianer 180, 90, 135, 270, 60, 30.

Arbejdet på kuglens massemidtpunkt, langs x-aksen, er lig med den resulterende kraft gange strækningen:

Udledning af Keplers love

Inden der siges noget om komplekse tal, vil der i dette afsnit blive gennemgået en smule teori om trigonometriske funktioner.

Bedste rette linje ved mindste kvadraters metode

INERTIMOMENT for stive legemer

Faldmaskine. , får vi da sammenhængen mellem registreringen af hullerne : t = 2 r 6 v

Kortprojektioner L mm Længde og vinkelmåling på flader. Konforme og arealtro kort.

MATEMATIK 11 Eksamensopgaver Juni 1995 Juni 2001, 4. fjerdedel

I det følgende betragter vi en kugleflade med radius r. Lad os minde om, at overfladearealet af kuglen er F = 4π

Komplekse tal. x 2 = 1 (2) eller

Teori om lysberegning

Bevægelse i (lineære) magnetfelter

Det teknisk-naturvidenskabelige basisår Matematik 1A, Efterår 2005, Hold 3 Prøveopgave A

Besvarelser til Calculus Ordinær eksamen - Efterår - 8. Januar 2016

1 Løsningsforslag til årsprøve 2009

Mælkevejens rotation

Bilag A. Tegninger af vægge V1-V5 og NØ

KØBENHAVNS UNIVERSITET NATURVIDENSKABELIG BACHELORUDDANNELSE

Energien i Vinden Redigeret

Taylorpolynomier og Taylors sætning

Grafisk bestemmelse - fortsat Støttepunkter. Grafisk bestemmelse y. giver grafen. Niveaukurver og retning u = ( 1

Stabilitet af rammer - Deformationsmetoden

Andengradsligninger i to og tre variable

NATURVIDENSKABELIG KANDIDATEKSAMEN VED KØBENHAVNS UNIVERSITET. MI 2007 Obligatorisk opgave 4

Bevægelse i (lineære) magnetfelter

Noter om komplekse tal

Figur 1.1: Blokdiagram over regulatorprincip

(Prøve)Eksamen i Calculus

Indhold. Figur 1: Blokdiagram over regulatorprincip

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen - 3. Januar 2017

Den harmoniske svingning

Besvarelse til eksamen i Matematik F2, 2012

Kortprojektioner L mm Analytisk beskrivelse af egenskaber ved kort Første fundamentalform og forvanskninger.

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 13

Den Naturvidenskabelige Bacheloreksamen Københavns Universitet. Fysik september 2006

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen Juni 2017

8 Regulære flader i R 3

Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe de første 7 opgaver over. Skitser det omdrejningslegeme, der fremkommer, når grafen for f ( x)

Svar på opgave 322 (September 2015)

Eksamen i Calculus. Onsdag den 1. juni Første Studieår ved Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet og Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet

FYSIK RAPPORT. Fysiske Kræfter. Tim, Emil, Lasse & Kim

Fysik 2, Foreslåede løsninger til prøveeksamenssæt, januar 2007

Laster. A.1 Brohuset. Nyttelast (N) Snelast (S) Bilag A. 18. marts 2004 Gr.A-104 A. Laster

Vindmøller i vindtunnel

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen Juni 2019

Basismateriale for beregning af propelvindmøller

GUX. Matematik. A-Niveau. Torsdag den 1. juni Kl Prøveform a GUX171 - MAA

Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe de første 7 opgaver over. Skitser det omdrejningslegeme, der fremkommer, når grafen for f ( x)

Aalborg Universitet. Skriftlig eksamen i Grundlæggende Mekanik og Termodynamik. Tirsdag d. 11. august 2015 kl

Bevægelsens Geometri

Besvarelser til Calculus Reeksamen August 2017

Antag X 1, X 2,..., X n er n uafhængige stokastiske variable, hvor Var(X 1 )=σ 2 1,..., Var(X n )=σ 2 n.

Bilag 1 Korrespondance med Søren Gundtoft

Hans J. Munkholm: En besvarelse af

Matlab script - placering af kran

Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe den første opgave af hvert emne over.

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen Juni 2018

Komplekse tal. Mike Auerbach. Tornbjerg Gymnasium, Odense 2015

Algebra - Teori og problemløsning

EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 (2005) JANUAR 2006 AARHUS UNIVERSITET.. Beregn den retningsafledede D u f(0, 0).

Afstande, skæringer og vinkler i rummet

STÅLSØJLER Mads Bech Olesen

V. 1.0 ToppTOPO A/S * Banegraven Slangerup * Tlf

Institut for Matematiske Fag Aalborg Universitet Specielt: Var(aX) = a 2 VarX 1/40. Lad X α, X β og X γ være stokastiske variable (vinkelmålinger) med

Statik og styrkelære

Projekt Beholderkonstruktion. Matematik - A

Afstande, skæringer og vinkler i rummet

Projektopgave 1. Navn: Jonas Pedersen Klasse: 3.4 Skole: Roskilde Tekniske Gymnasium Dato: 5/ Vejleder: Jørn Christian Bendtsen Fag: Matematik

Tilhørende: Robert Nielsen, 8b. Geometribog. Indeholdende de vigtigste og mest basale begreber i den geometriske verden.

Elementær Matematik. Trigonometriske Funktioner

Beregning til brug for opmåling, udfoldning og konstruktion

AALBORG UNIVERSITET LANDINSPEKTØR- MATEMATISK GRUNDLAG LISBETH FAJSTRUP. IVER OTTOSEN. - om formiddagen i hvert fald. Ellers er den parallelforskudt:

Matematikprojekt Belysning

RKS Yanis E. Bouras 21. december 2010

13 cm. Tværsnit af kernens ben: 30 mm 30 mm

DETTE OPGAVESÆT INDEHOLDER 6 OPGAVER MED IALT 11 SPØRGSMÅL. VED BEDØMMELSEN VÆGTES DE ENKELTE

Transkript:

0.. AERODYNAMIK 0. Aerodynamik I dette afsnit opstilles en matematisk model for de kræfter, der virker på en vingeprol. Disse kræfter kan få rotoren til at rotere og kan anvendes til at krøje nacellen, se gur. [Eggleton side - 48] anvendes som hovedkilde til dette afsnit. Figur : Kraftpåvirkning af vingeprol De kræfter, der får rotoren til at rotere omkring sin akse, er kraften fra den relative vindhastighed, W i, der skubber på vingen, og en aerodynamisk kraft, der giver et lift, L i. Der er også en anden aerodynamisk kraft, der giver et drag, D i, som modvirker rotationen. Dette drag kan bruges til at krøje nacellen i den ønskede retning. Det er den aerodynamiske udformning af vingen, der giver de to bidrag, L i og D i. Liftet opstår fordi luften skal bevæge sig længere på oversiden af vingen end på undersiden. Derved opstår der et undertryk på oversiden, der virker som en kraft vinkelret på W i. Draget opstår på grund af vingens vindmodstand og virker som en kraft parallelt med W i. Lift og drag angives normalt som dimensionsløse koecienter på følgende formler: A vinge er vingeprolets areal. c li = c di = L i 2 ρ W 2 i A vinge () D i 2 ρ W 2 i A vinge (2) Der anvendes "Glauert momentum vortex teori" til modeldannelsen. Denne teori tager udgangspunkt i, at rotorskiven opdeles i et antal ringformede segmenter med radius r i og længden r, se gur 2. Alle kræfter og momenter, der påvirker et enkelt vingesegment med bredden c i beregnes og der summeres op over rotorplanets radius for at nde de resulterende kræfter og kraftmomenter.

Figur 2: Opdeling af rotorskive i segmenter a og u fremgår af formel?? på side?? og formel?? på side??. V 0 er den frie vindhastighed, r i er radius af det vingesegment, der regnes på, og Ω er vingens vinkelhastighed, der udregnes på formlen: Ω = r i v ri [ rad s ] (3) a er en "rotational interference factor", der kan udtrykkes som: a = w i r i Ω [m s ] (4) hvor w i er et lille hastighedsbidrag fra de hvirvelstrømme, der er omkring rotoren, når den roterer. Den relative vindhastighed, W i, som det enkelte vingesegment ser, afhænger af radius, r i, vindhastigheden ved rotorplanet, u, rotorens rotationshastighed samt w i. W i kan beregnes ved hjælp af trekantsberegning ud fra følgende formel, når a og a er kendte [?, side 40-45], se gur 3: W i = (r i Ω a + r i Ω) 2 + u 2 (5) Da der er konstant vinkelhastighed, vil W i blive større, jo større radius bliver, se gur 4. For at sikre, at der ikke sker for stor en kraftpåvirkning af den yderste del af vingen, kan vingen gives en skrueform, hvor angrebsvinklen, α i, er større inde ved centrum af rotorskiven end ude ved vingespidsen. Når W i er beregnet, kan Reynoldsnummeret, Re i, beregnes. Re i er en dimensionsløs størrelse, der denerer luftstrømningens afhængighed af vingeprolet og den relative vindhastighed, W i. Re i beregnes ud fra følgende formel: 2

0.. AERODYNAMIK Figur 3: Hastighedskomposanter til beregning af relativ vindhastighed, W i Figur 4: Den relative vindhastighed, W i, for forskellige vingesegmenter Re i = W i c i ρ µ (6) ρ er luftens massefylde, µ er luftens viskositet og c i er korden, som er bredden af det pågældende vingesegment. For tør luft ved normalt atmosfærisk tryk ved havets overade ved 5 C og normal viskositet kan Reynoldsnummeret beregnes som: Re i = 69000 W i c i (7) 3

For at få et Reynoldsnummer, der er tilnærmelsesvis konstant over hele vingens længde, har vingerne normalt konisk form mod spidsen. Derved opvejes en stigende relativ vindhastighed af en mindre bredde. Vinklen φ i deneres som summen af angrebsvinklen, α i, plus pitchvinklen, θ i. Når Re i og φ i er kendt, kan liftkoecienten, c li, og dragkoecienten, c di, aæses ud af databladet for den pågældende vingeprol, se gur 5 og 6[?]. Databladene angiver c li som en funktion af α i og Re i. Når c li er aæst, ndes c di derefter som en funktion af c li. Databladene kan kun anvendes for α i mellem 9 +20. Udenfor dette interval er c li ikke lineær, og det vil få vingerne stalle og L vil blive mindre og D vil blive meget større. 2.5 Lift koefficient, cl 0.5 0 0.5 0 5 0 5 0 5 20 Angrebsvinkel, alfa [grader] Figur 5: Datablad for vingeprol NACA 242, beregning af c li Når c li og c di er fundet, kan det moment, der får rotoren til at dreje om sin akse, Q, og trykket, T, beregnes ud fra følgende formler: Q i = 2 ρ W 2 i r i (c li sin(φ i ) c di cos(φ i )) r c i [Nm] (8) N Q = Q i [Nm] (9) i= T i = 2 ρ W 2 i (c li cos(φ i ) + c di sin(φ i )) r c i [N] (0) T = N i= T i [N] () 4

0.. AERODYNAMIK 0.03 0.025 Drag koefficient, cd 0.02 0.05 0.0 0.005 0.5 0 0.5.5 2 Lift koefficient, cl Figur 6: Datablad for vingeprol NACA 242, beregning af c di Såfremt a og a ikke er kendte værdier, kan der itereres frem til disse værdier og vinklen φ i som beskrevet nedenfor:. Gæt på værdier for a og a, (a, a ) < 0, 5. 2. Beregn φ i ud fra formlen: tan(φ i ) = R r i X ( a) ( + a) 3. Beregn α i = φ i θ og aæs c li som funktion af α i og Re i, og c di som funktion af c li og Re i. 4. Beregn nye værdier af a og a ud fra følgende formler: a = a = (2) 4 sin 2 (φ i ) + (3) c B (c 2 π r i li cos(φ i )+c di sin(φ i )) 4 sin(φ i ) cos φ i (4) c B (c 2 π r i li sin(φ i ) c di cos(φ i )) 5. Gentag processen med de nye værdier indtil gættede værdier er lig med nye værdier. Der er blevet lavet et program i Matlab for ovennævnte iterative proces, hvor φ i beregnes over hele vingens længde og ved variende V 0 mellem 0 25 m. (Dette program er ikke lavet s endnu...) 5