Sollten Windturbinenblätter flach, gebogen oder gebogen sein

Der Wind ist eine freie Energiequelle, bis die Regierungen eine Steuer darauf erheben, aber der Wind ist auch eine sehr unvorhersehbare und unzuverlässige Energiequelle, da er sich ständig in Stärke und Richtung ändert. Um sicherzustellen, dass wir die verfügbare Windenergie optimal nutzen, ist es wichtig, dass das Rotorblattdesign der Windkraftanlage eine optimale Leistung aufweist.

Um nutzbare Strommengen zu erzeugen, müssen Windkraftanlagen im Allgemeinen groß und hoch sein, aber um effizient zu arbeiten, müssen sie auch gut konstruiert und konstruiert sein, was sie auch teuer macht. Die meisten Windkraftanlagen zur Stromerzeugung bestanden aus einem zwei- oder dreiflügeligen Propeller, der sich um eine horizontale Achse drehte. Es ist offensichtlich zu sagen, dass diese propellerartigen Windturbinenblattdesigns die Energie des Windes in nutzbare Wellenleistung umwandeln, die als Drehmoment bezeichnet wird.

Dies wird erreicht, indem dem Wind Energie entzogen wird, indem der Wind verlangsamt oder abgebremst wird, wenn er über die Blätter läuft. Die Kräfte, die den Wind verlangsamen, sind gleich und entgegengesetzt zu den Schubkräften, die die Schaufeln drehen.

Genau wie ein Flugzeugflügel erzeugen Windturbinenblätter aufgrund ihrer gekrümmten Form Auftrieb. Die Seite mit der meisten Kurve erzeugt einen niedrigen Luftdruck, während Hochdruckluft darunter auf die andere Seite des schaufelförmigen Flügels drückt. Das Nettoergebnis ist eine Hubkraft senkrecht zur Strömungsrichtung der Luft über die Turbinenschaufel. Der Trick dabei ist, das Rotorblatt so zu konstruieren, dass das richtige Maß an Hub und Schub des Rotorblatts erzeugt wird, wodurch eine optimale Verzögerung der Luft und damit ein besserer Wirkungsgrad des Rotorblatts erzielt werden.

Wenn sich die Propellerblätter der Turbine zu langsam drehen, lässt sie zu viel Wind ungestört durch und entzieht somit nicht so viel Energie, wie sie möglicherweise könnte. Wenn sich das Propellerblatt dagegen zu schnell dreht, erscheint es dem Wind als große flache rotierende Scheibe, die einen großen Luftwiderstand erzeugt.

Dann die optimale spitze geschwindigkeit verhältnis, TSR, die ist definiert als das verhältnis der geschwindigkeit der rotor spitze zu die wind geschwindigkeit, hängt von der rotor klinge form profil, die anzahl der turbine klingen, und die wind turbine propeller klinge design selbst. Welches ist also die beste Blattform und das beste Design für ein Windturbinenblattdesign.

Im Allgemeinen sind Windturbinenschaufeln so geformt, dass sie die maximale Leistung aus dem Wind bei minimalen Baukosten erzeugen. Aber Windturbinenblatthersteller sind immer auf der Suche nach einem effizienteren Blattdesign. Ständige Verbesserungen bei der Konstruktion von Rotorblättern haben zu neuen Windturbinenkonstruktionen geführt, die kompakter, leiser und in der Lage sind, aus weniger Wind mehr Strom zu erzeugen. Es wird angenommen, dass sie durch eine leichte Krümmung der Turbinenschaufel 5 bis 10 Prozent mehr Windenergie aufnehmen und effizienter in Gebieten mit typischerweise niedrigeren Windgeschwindigkeiten arbeiten können.

Wind Turbine Blade Design

Also, welche Art von Blattform würde die größte Menge an Energie für eine Windkraftanlage produzieren – Flache Blätter sind das älteste Blattdesign und werden seit Tausenden von Jahren auf Windmühlen verwendet, aber diese flache breite Form wird immer seltener als andere Arten von Blattdesign. Die flachen Blätter drücken gegen den Wind, und der Wind drückt gegen die Blätter.

Die resultierende Drehung ist sehr langsam, da die Schaufeln, die sich nach der Stromerzeugung auf dem Aufwärtshub zurückdrehen, im Gegensatz zur Leistungsabgabe stehen. Dies liegt daran, dass sich die Blätter wie riesige Paddel verhalten, die sich in die falsche Richtung bewegen und gegen den Wind drücken, was ihnen den Namen widerstandsbasierter Rotorblätter verleiht.

Jedoch, flache klinge designs bieten erhebliche vorteile für die DIY’er im vergleich zu anderen wind klinge designs. Flache Rotorblätter lassen sich einfach und kostengünstig aus Sperrholz- oder Metallplatten schneiden, um sicherzustellen, dass die Blätter eine einheitliche Form und Größe haben. Sie sind auch am einfachsten zu verstehen und erfordern weniger Konstruktions- und Konstruktionsfähigkeiten, aber die Effizienz und die Leichtigkeit der Stromerzeugung sind sehr gering.

Gebogene Flügel sind einem langen Flugzeugflügel (auch als Tragfläche bekannt) sehr ähnlich, der oben eine gekrümmte Oberfläche hat. Die gekrümmte Klinge wird von Luft umströmt, wobei sich die Luft schneller über die gekrümmte Oberseite der Klinge bewegt als unter der flachen Seite der Klinge, wodurch oben ein niedrigerer Druckbereich entsteht und daher aerodynamischen Hubkräften ausgesetzt ist, die eine Bewegung erzeugen.

Diese Hubkräfte stehen immer senkrecht zur Oberseite der gekrümmten Klinge, wodurch sich die Klinge um die zentrale Nabe dreht. Je schneller der Wind weht, desto mehr Auftrieb wird an der Klinge erzeugt und desto schneller ist die Rotation.

Die Vorteile eines gekrümmten Rotorblatts im Vergleich zu einem flachen Blatt bestehen darin, dass sich die Blattspitzen einer Windkraftanlage durch Auftriebskräfte schneller bewegen können, als sich der Wind bewegt, wodurch mehr Leistung und höhere Wirkungsgrade erzeugt werden. Infolgedessen werden aufzugsbasierte Windturbinenblätter jetzt allgemeiner. Auch hausgemachte PVC-Windturbinenschaufeln können aus Drainagerohren in Standardgröße geschnitten werden, wobei die gebogene Form bereits eingebaut ist und ihnen die beste Blattform verleiht.

Gebogene Klinge Luftstrom und Leistung

Aber gebogene klingen auch leiden von drag entlang seiner länge, die versucht zu stoppen die bewegung der klinge. Widerstand ist im Wesentlichen die Reibung der Luft gegen die Schaufeloberfläche. Der Widerstand ist senkrecht zum Auftrieb und in der gleichen Richtung wie der Luftstrom entlang der Schaufeloberfläche. Aber wir können diese Widerstandskraft reduzieren, indem wir das Blatt biegen oder verdrehen und es auch entlang seiner Länge verjüngen, wodurch das effizienteste Windturbinenblattdesign entsteht.

Der Winkel zwischen der Richtung des entgegenkommenden Windes und der Neigung des Blattes in Bezug auf den entgegenkommenden Wind wird als „Anstellwinkel“ bezeichnet. Wenn dieser Anstellwinkel größer wird, wird mehr Auftrieb erzeugt, aber wenn der Winkel noch größer wird, größer als etwa 20o, beginnt die Klinge, den Auftrieb zu verringern. Es gibt also einen idealen Nickwinkel des Rotorblatts, der die beste Rotation erzeugt, und moderne Windturbinenrotorblätter sind tatsächlich mit einer Drehung entlang ihrer Länge von einer steilen Steigung an ihrer Wurzel bis zu einer sehr flachen Steigung an ihrer Spitze konstruiert.

Da die Geschwindigkeit an der Spitze eines rotierenden Blattes schneller ist als an seiner Wurzel oder Mitte, werden moderne Rotorblätter entlang ihrer Länge von 10 bis 20o von der Wurzel bis zur Spitze verdreht, so dass der Anstellwinkel abnimmt von wo sich die Luft relativ langsam in der Nähe ihrer Wurzel bewegt, zu wo sie sich an der Spitze viel schneller bewegt. Diese Blattdrehung maximiert den Anstellwinkel entlang der Länge und erzielt den besten Auftrieb und die beste Drehung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Rotorblattlänge einer Windkraftanlage bestimmt, wie viel Windkraft erfasst werden kann, wenn sie sich um eine zentrale Nabe dreht, und die aerodynamische Leistung von Rotorblättern von Windkraftanlagen unterscheidet sich stark zwischen einem flachen und einem gekrümmten Blatt. Flache Klingen sind billig und einfach herzustellen, haben aber hohe Widerstandskräfte, die sie langsam und ineffizient machen.

Um den Wirkungsgrad der Windturbinenblätter zu erhöhen, müssen die Rotorblätter ein aerodynamisches Profil aufweisen, um die Turbine anzuheben und zu drehen, aber gebogene Flügelblätter sind schwieriger herzustellen, bieten jedoch eine bessere Leistung und höhere Drehzahlen, was sie ideal für die Erzeugung elektrischer Energie macht.

Aber um das beste Design für Windturbinenblätter zu erhalten, können wir die Aerodynamik und Effizienz noch weiter verbessern, indem wir verdrehte, sich verjüngende Propellerrotorblätter verwenden. Das Verdrehen der Klinge ändert den Anstellwinkel entlang der Klinge, wobei der kombinierte Effekt des Verdrehens und Verjüngens der Klinge entlang ihrer Länge den Anstellwinkel verbessert, wodurch die Geschwindigkeit und Effizienz erhöht und gleichzeitig der Luftwiderstand verringert wird. Außerdem sind sich verjüngende Klingen stärker und leichter als gerade Klingen, da die Biegebeanspruchung verringert wird.

Das Design von Windturbinenblättern ist entscheidend, damit eine Windturbine gemäß den Erwartungen funktioniert. Innovationen und neue Technologien für die Konstruktion von Windturbinenblättern haben hier nicht aufgehört, da neue Formeln und Designs in Betracht gezogen werden, um ihre Leistung, Effizienz und Leistung täglich zu verbessern.

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