CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN TRIỂN KHAI đỀ TÀ
2.4.2.Phương pháp xác ựịnh góc cánh ựiều khiển của tuabin gió trục ựứng.
Tua bin gió trong luận văn nghiên cứu là tuabin trục ựứng gồm 3 cánh có biên dạng phẳng hình chữ nhật.
để xác ựịnh góc cánh ựiều khiển ta ựi phân tắch ựộng lực học của cánh gió tuabin ở một vị trắ bất kỳ như hình 2.8:
Hình 2.8. Phân tắch ựộng lực học của cánh gió
Trên hình 2.8 với:
α là góc ựịnh vị ở tâm
θ là góc cánh (ựại lượng cần ựiều khiển) γ là góc tới
V là ựộ tốc gió
Giả thiết tốc ựộ gió tác ựộng vào cánh turbin là V, ta phân tắch nó thành 2 thành phần, một thành phần song song với mặt cánh là W, một thành phần vng góc với mặt cánh là U.
Với biên dạng cánh là phẳng thì thành phần W sẽ gây ra lực cản Fd còn
Thành phần U sẽ gây ra lực nâng cánh Fl, chỉ có thành phần Fl mới có tác dụng gây ra chuyển ựộng của cánh.
Ta phân tắch U thành 2 thành phần U = Uhd +Uht Với: Uhd là tốc ựộ theo phương tiếp tuyến
Thành phần theo phương hướng tâm gây ra lực hướng tâm trên cánh,thành phần theo phương tiếp tuyến gây ra lực có tác dụng làm cánh chuyển ựộng và ta gọi ựó là hiệu dụng Fhd: Ta có :
Trong ựó: ρ - mật ựộ không khắ (kg/m3)
Uhd - vận tốc của gió theo phương tiếp tuyến (m/s)
A - Diện tắch của cánh gió (diện tắch hứng gió) (m2).
Chd Ờ Hệ số lực hiệu dụng.
Theo lý thuyết tối ưu về hiệu suất biến ựổi năng lượng gió thì ở một vị trắ xác ựịnh (α xác ựịnh) giá trị Fhd phải ựạt giá trị là lớn nhất Fhdmax và từ biểu thức của Fhd ta thấy Fhd phải ựạt giá trị là lớn nhất khi Uhd ựạt giá trị lớn nhất.
Từ hình 3.7 ta có :
U = V sin γ ; Uhd = Ucosθ = Vsin γ.cosθ
Với : γ =θ−α+90
⇒ Uhd = Vsin γ.cosθ = Vsin(θ − α + 900 ).cosθ = Vcos(θ − α).cosθ
⇒ Uhd =V [cos(2θ−α)+coα]
2
Khi α xác ựịnh thì Uhd ựạt giá trị lớn nhất khi cos(2θ - α) = 1 ⇒
2α α
θ =
Từ mối quan hệ giữa góc cánh θ và góc ựịnh vị α ta có thể xác ựịnh ựược
góc cánh ựiều khiển ở bất kỳ vị trắ nào của cánh.
Sau ựây ta xác ựịnh góc cánh ựiều khiển của một cánh của tuabin ở 10 vị trắ như bảng 2.1.
Hình 2.9. Góc ựiều khiển của 1 cánh gió ở 10 vị trắ khác nhau (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Với các cánh còn lại của tuabin ta cũng ựiều khiển góc cánh tương tự như vậy khi ở các vị trắ tương ứng.
Góc cánh ở trên ứng với tốc ựộ gió bằng tốc ựộ gió ựịnh mức V = V0, trong trường hợp tốc ựộ gió lớn hơn tốc ựộ gió V > V0, từ biểu thức
[ θ α coα] V Uhd = cos(2 − )+ 2 ta thấy 2 1 ) 2 cos( θ−α < ⇒θ ≠α
Như vậy lực Fhd sẽ ựược ổn ựịnh tốc ựộ của turbin cũng ựược ổn ựịnh.