Яковлев А.И., М.А. Затучная, В.Н. Меркушев, В.Н. Пашков. Расчет и проектирование ветроэлектрических установок с горизонтально-осевой ветротурбиной и генератором на постоянных магнитах

Учеб. пособие по курсовому проектированию — Харьков: Нац. аэрокосмический ун-т «Харьк. авиац. ин-т», 2003. — 127 с.Рассмотрена методика численного построения геометрических параметров лопасти ветротурбины с горизонтальной осью вращения на основании
импульсной модели ветроколеса, а также на основании геометрических и аэродинамических соотношений выбранного профиля лопасти. Изложена методика расчета на прочность лопасти при предельно допустимой скорости
ветра ветротурбины для выбранного профиля лопасти. Приведен пример расчета на базе описанной модели, результаты которого используются для определения главных размеров синхронного генератора на постоянных магнитах.
На основании модифицированной струйной теории ветродвигателей с горизонтальной осью вращения разработана методика построения численным методом аэродинамических характеристик ветротурбин пропеллерного типа с заданными геометрическими параметрами профиля лопасти. Приведен алгоритм построения ветроколеса, создающего аэродинамические параметры рабочей точки характеристики и отвечающего заданным номинальной мощности и скорости ветра. Показан путь получения регулировочных характеристик ветроколес. На примере расчета ветроколеса с выбранным типом профиля лопасти проиллюстрирована последовательность расчета по предлагаемой методике.
Для студентов Национального аэрокосмического университета им. Н. Е. Жуковского «ХАИ», обучающихся по специальности «Нетрадиционные источники энергии».Введение
Методика аэродинамического расчета ветроколеса с горизонтальной осью вращения
Исходные данные расчета
Методика расчета геометрии лопасти
Расчет оптимального коэффициента торможения потока
Определение коэффициента мощности
Методика расчета относительных параметров геометрии лопасти
Расчет размерных параметров ветроколеса
Исходные данные расчета размерных параметров
Размерные параметры ветроколеса
Построение линейчатой лопасти
Пример расчета ветроколеса с горизонтальной осью вращения
Расчет оптимального коэффициента торможения потока
Коэффициент торможения потока
Коэффициент идеальной мощности
Коэффициент концевых потерь
Коэффициент профильных потерь
Коэффициент потерь на кручение струи
Предварительный коэффициент мощности
Значения параметров, зависящих от коэффициента торможения
Выбор максимального значения С _рпредв и определение соответствующего ему значения e — e _opt
Определение расчетного коэффициента мощности
Расчет относительных параметров геометрии лопасти
Относительный радиус расположения сечения лопасти
Коэффициент быстроходности сечения лопасти
Число относительных модулей сечения лопасти
Коэффициент суммарной нагруженности сечений лопастей, находящихся в зоне действия элементарной кольцевой струи
Значения параметров для пяти сечений лопасти
Коэффициент подъемной силы периферийного сечения
Относительная хорда (в долях наружного радиуса колеса) периферийного сечения
Коэффициент подъемной силы корневого сечения
Относительная хорда (в долях наружного радиуса колеса) корневого сечения
Относительная хорда (в долях наружного радиуса колеса) промежуточного сечения
Коэффициент подъемной силы промежуточного сечения
Определение номера элемента на восходящей ветви исходных значений характеристики , ближайшего к C ya и большего его C yak
Угол атаки промежуточного сечения
Угол притекания сечения лопасти
Угол заклинения (установки) сечения лопасти
Итог расчета относительных параметров геометрии лопасти
Расчет размерных параметров ветроколеса
Исходные данные расчета размерных параметров
Размерные параметры ветроколеса
Расчет на прочность лопасти ветроколеса
Основные геометрические характеристики лопасти
Нагрузки, действующие на лопасть
Определение площади профиля типа «Эсперо»
Масса лопасти
Центробежная сила, действующая на лопасть
Напряжение на отрыв, создаваемое центробежной силой
Момент, создаваемый аэродинамическими силами, приложенными к лопасти при расчетной скорости ветра
Сила лобового давления на лопасти ветроколеса при предельно допустимой скорости ветра
Стабилизируемое ветроколесо
Нестабилизируемое ветроколесо
Изгибающий момент, создаваемый силой лобового давления на лопасть при предельно допустимой скорости ветра
Момент, создаваемый распределенными центробежными силами, действующими на лопасть
Напряжение от моментов, воздействующих на лопасть
Суммарные напряжения, действующие на лопасть
Выбор наружного диаметра трубы Маха
Пример расчета на прочность лопасти ветроколеса
Исходные данные расчета на прочность лопасти
Центробежная сила, действующая на лопасть при предельно допустимой скорости ветра
Момент, создаваемый аэродинамической силой
Момент при расчетной скорости ветра
Момент при предельно допустимой скорости ветра
Момент, создаваемый распределенными центробежными силами, действующими на лопасть при предельно допустимой скорости ветра
Суммарный момент, действующий на лопасть при предельно допустимой скорости ветра
Выбор диаметра трубы Маха
Напряжение на отрыв лопасти от центробежной силы
Площадь сечения лопасти трубы Маха
Напряжения на отрыв
Напряжения от изгибающего момента в опасном сечении
Момент сопротивления изгибу сечения трубы Маха
Напряжение от изгибающего момента
Суммарное напряжение в опасном сечении лопасти
Сравнение суммарного напряжения в опасном сечении с предельно допустимым
Расчет синхронного генератора с постоянными магнитами
Исходные данные для проектирования синхронного генератора с постоянными магнитами
Определение главных размеров
Расчет обмотки и магнитопровода статора
Определение размеров ротора
Расчет проводимостей рассеяния индуктора
Расчет магнитной цепи и построение рабочей диаграммы магнитов
Определение массы активных материалов, потерь и КПД генератора
Расчет характеристик однофазного генератора
Заключение
Библиографический список
Приложения
Картограмма изотах ветра Украины
Зависимость коэффициента мощности от коэффициента быстроходности для разных типов ветроколес
Конструкции и основные параметры ветроустановок с синхронными генераторами на постоянных магнитах