Tuabin gió trong luận văn nghiên cứu là tuabin trục đứng gồm 1 0 cánh có biên dạng phẳng hình chữ nhật
Để xác định góc cánh điều khiển ta đi phân tích động lực học của cánh gió tuabin ở một vị trí bất kỳ như hình :
Hình 3.1: Véc tơ tác dụng lên một cánh
là góc định vị ở tâm
là góc cánh (đại lượng cần điều khiển) là góc tới
là tốc độ gió
Giả thiết tốc độ gió tác động vào cánh tuabin là , ta phân tích nó thành hai thành phần, một thành phần song song với mặt cánh là một thành phần vuông góc với mặt cánh là
= + Chiều quay
Với biến dạng là phẳng thì thành phần sẽ gây ra lực cản Fd còn thành phần sẽ gây ra lực nâng cánh F1, chỉ có thành phần F1mới có tác dụng gây ra lực tác động của cánh.
Ta phân tích thành hai thành phần: = + = Với : là tốc độ theo phương tiếp tuyến
là tốc độ theo phương hướng tâm
Thành phần theo phương hướng tâm gây ra lực hướng tâm trên cánh, thành phần theo phương tiếp tuyến tạo ra lực làm các cánh quạt chuyển động và đó ta gọi là lực hiệu dụng Fhd.
Ta có: Fhd = ChdA Trong đó :
: Mật độ không khí (Kg/m3)
Uhd : vận tốc của gió theo phương tiếp tuyến (m/s) A : Diện tích cánh gió
Chd : Hệ số lực hiệu dụng
Theo lý thuyết tối ưu về hiệu suất biến đổi năng lượng gió thì ở một vị trí xác định ( xác đinh) giá trị Fhd phải đạt giá trị là lớn nhất Fhd max và từ biểu thức trên ta thấy để có Fhd max thì Uhd phải đạt giá trị lớn nhất.
U= V sin ; Uhd = U cos = V sin cos Với = - + 900
Uhd = Vsin cos = V sin( - + 900)cos = Vcos( - )*cos Uhd = [ cos(2 – ) + cos ]
Hướng gió 3 4 2 5 1 10 7 9 8
Từ mối quan hệ giữa góc cánh và góc định vị ta có thể xác định được góc cánh điều khiển của một cánh tuabin ở 10 vị trí
Hình 3.2: Mô hình khi được lắp đặt
Tuy nhiên khi đưa mô hình dạng cánh trên vào lắp đặt và thử nghiệm tại xưởng chế tạo cho thấy mô hình trên khi hoạt đồng cần phải có gió tốc độ lớn thì cánh quạt mới có thể hoạt động được và đồng thời với dạng cánh trên sinh ra hệ số bạt gió cao (kết quả kiểm chứng tại chương thực nghiệm).
Do đó tác giả chỉ dừng lại ở việc chế tạo thử nghiệm tại xưởng mà không thực nghiệm tại hiện trường.