forțele și vitezele care acționează într-o turbină Darrieus sunt prezentate în Figura 1. Vectorul vitezei rezultante, w − ul {\displaystyle {\vec {W}}}
, este suma vectorială a vitezei aerului netulburat în amonte, u-ul {\displaystyle {\vec {U}}}
, și vectorul de viteză al lamei care avansează,-zecimal r {\displaystyle – {\vec {\Omega }}\ori {\vec {r}}}
.
w = u + ( − r ) {\displaystyle {\vec {w}}={\vec {u}}+\left(-{\vec {\omega }}\times {\vec {r}}\right)}
Play media
astfel viteza fluidului care se apropie variază în timpul fiecărui ciclu. Viteza maxima este gasita pentru 0 {\displaystyle \Theta = 0{}^{\circ }}
si minima este gasita pentru 180 {\displaystyle \theta =180{}^{\circ }}
, unde {\displaystyle \Theta }
este poziția azimutală sau orbitală a lamei. Unghiul de atac, XlX {\displaystyle \alpha }
, este unghiul dintre viteza aerului care se apropie, W, și coarda lamei. Fluxul de aer rezultat creează un unghi variabil, pozitiv de atac la lama în zona din amonte a mașinii, comutarea semn în zona din aval a mașinii.
rezultă din considerente geometrice ale vitezei unghiulare așa cum se vede în figura însoțitoare că:
V t = r + u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u / u \ displaystyle V_ {n} = u \ sin (\theta)}
rezolvarea vitezei relative ca rezultat al componentelor tangențiale și normale produce:
W = v t 2 + V n 2 {\displaystyle W = {\sqrt {v_{t}^{2}+v_{n}^{2}}}}
astfel, combinand cele de mai sus cu definitiile pentru raportul vitezei de varf ( r ) / u {\displaystyle \lambda = (\omega r)/U}
produce urmatoarea Expresie pentru viteza rezultanta:
W = U 1 + 2_div>
unghiul de atac este rezolvat ca:
XV = tan − 1 ( v n v t ) {\displaystyle \alpha =\tan ^{-1}\left({\frac {v_{n}}{v_{t}}}\right)}
care, atunci când se substituie randamentele de mai sus:
XV = tan − 1 ( sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin, Sin\lambda}} \dreapta)
forța aerodinamică rezultată este rezolvată fie în componente de ridicare (l) – tragere (d), fie în componente normale (n) – tangențiale (t). Forțele sunt considerate a acționa la punctul de sfert de coardă, iar momentul de pitching este determinat să rezolve forțele aerodinamice. Termenii aeronautici „lift” și „drag” se referă la forțele de-a lungul (lift) și de-a lungul (drag) a fluxului de aer relativ net care se apropie. Forța tangențială acționează de-a lungul vitezei lamei, trăgând lama în jur, iar forța normală acționează radial, împingând rulmenții arborelui. Ridicarea și forța de tracțiune sunt utile atunci când se ocupă de forțele aerodinamice din jurul lamei, cum ar fi standul dinamic, stratul limită etc.; în timp ce atunci când se ocupă de performanța globală, sarcini de oboseală etc., este mai convenabil să aveți un cadru normal-tangențial. Coeficienții de ridicare și de tracțiune sunt de obicei normalizați de presiunea dinamică a fluxului de aer relativ, în timp ce coeficienții normali și tangențiali sunt de obicei normalizați de presiunea dinamică a vitezei fluidului netulburat în amonte.
C L = F L 1 / 2 A L 2; C D = D 1 / 2 A L 2; C T = T 1 / 2 A L 2 ; C N = N 1 / 2 A L 2 {\displaystyle C_{l} = {\frac {F_{L}}{{1}/{2}\;\rho aw^{2}}} {\text { }}; {\text{ }}C_{D}={\frac {D}{{1}/{2}\;\rho aw^{2}}} {\text { }}; {\text{ }}C_{T}={\frac {T}{{1}/{2}\;\rho au ^ {2}R}} {\text { }}; {\text{ }}C_{N}={\frac {N}{{1} / {2}\;\rho au ^ {2}}}}
A = suprafața lamei (a nu se confunda cu zona măturată, care este egală cu înălțimea lamei/rotorului ori diametrul rotorului),R = raza turbinei
cantitatea de putere, P, care poate fi absorbită de o turbină eoliană:
p = 1 2 C P A 3 {\displaystyle P={\frac {1}{2}}C_{p}\rho\nu ^{3}}
