Fahombiazan'ny Rotoran'ny Turbine Rivotra amin'ny Toe-javatra Isan-karazany amin'ny Rivotra
Mamadika ny angovo kinetikan'ny rivotra ho angovo elektrika amin'ny alalan'ny rotor (lelany sy foibe) izay mihodina ny tahon'ny mpamokatra herinaratra ny turbine rivotra. Na izany aza, tsy "voafaritra" mihitsy ny fahombiazan'ny rotor; misy fiantraikany lehibe amin'ny toetry ny rivotra izay miovaova arakaraka ny fotoana izany. Ny hafainganam-pandehan'ny rivotra, ny fikorontan-drivotra, ny lalana alehan'ny rivotra, ny hakitroky ny rivotra, ary na dia ny trangan-javatra tafahoatra toy ny tafio-drivotra sy ny fihenjanana mitsangana aza dia mamaritra ny fahombiazan'ny rotor amin'ny fakana angovo, ny habetsaky ny enta-mavesatra mekanika vokariny, ary ny fahamarinan'ny vokatra herinaratra. Ity lahatsoratra ity dia miresaka momba ny fomba fiasan'ny rotor amin'ny turbine rivotra amin'ny toe-javatra samihafa amin'ny rivotra, miaraka amin'ny famolavolana sy ny fiantraikany amin'ny fanaraha-maso ampiasaina mba hihazonana ny fahombiazana sy ny fahatokisana.
Fototry ny Fahombiazan'ny Rotor: Hery, Torque, ary Coefficient Power
Mitombo haingana miaraka amin'ny hafainganam-pandehan'ny rivotra ny angovo azo avy amin'ny rivotra. Amin'ny ankapobeny, ny hery teorika ao anatin'ny rivotra mikoriana dia mifanandrify amin'ny kioban'ny hafainganam-pandehan'ny rivotra (∝ v³). Midika izany fa ny fitomboana kely amin'ny hafainganam-pandehan'ny rivotra dia mety hiteraka hery lehibe kokoa. Avy eo ny rotor dia "maka" ny sasany amin'io angovo io miaraka amin'ny fahombiazana aerodynamic sasany, asehon'ny coefficient herinaratra (Cp). Ny sandan'ny Cp dia tsy afaka mihoatra ny fetran'ny Betz (eo amin'ny 59,3%) satria ny rotor dia tsy afaka maka ny angovo rehetra raha tsy mijanona ny fikorianan'ny rivotra.
Miankina amin'ny tahan'ny hafainganam-pandehan'ny tendrony (TSR) ihany koa ny fahombiazan'ny rotor, izay tahan'ny hafainganam-pandehan'ny tendron'ny lelany amin'ny hafainganam-pandehan'ny rivotra. Ny rotor dia manana TSR tsara indrindra, izay ahafahan'ny zoro fanafihan'ny lelany mamokatra fiakarana ambony indrindra miaraka amin'ny fisintonana kely indrindra. Raha ambany loatra ny TSR, dia mirona hijanona ny lelany, ka mampihena ny fahombiazana. Raha avo loatra ny TSR, dia mitombo ny fisintonana ary mitombo ny enta-mavesatra, ka mampihena ny fahombiazana sy mampitombo ny tabataba ihany koa.
Toe-javatra misy rivotra ambany (ambanin'ny cut-in): Mbola tsy miasa ny rotor
Amin'ny hafainganam-pandehan'ny rivotra ambany, matetika ny rotor dia milatsaka ambanin'ny fetran'ny fanapahana (matetika eo amin'ny 3–4 m/s eo ho eo amin'ny turbine maoderina). Amin'ireny toe-javatra ireny, ny angovon'ny rivotra dia tsy ampy handresena ny fatiantoka mekanika sy elektrika (fifandonan'ny bearing, ny tsy fahatomombanan'ny rotor, ny fatiantoka amin'ny gropy, ary ny fatiantoka amin'ny fanaraha-maso), ka tsy mamokatra hery azo ampiasaina ny turbine. Sahirana ihany koa ny fahombiazan'ny rotor mba hahazoana ny TSR tsara indrindra satria tsy marin-toerana ny fihodinana. Amin'ny endrika sasany, ny fanaraha-maso dia mitazona na mamoaka ny frein, manitsy ny yaw, na mampihatra paikady fanombohana mba hampihenana ny fahasimbana vokatry ny on-offs matetika.
Amin'ny rivotra malefaka, ny fanamby lehibe dia ny fanatsarana ny fahafahana manomboka sy ny fitazonana ny fihodinana tsy miteraka enta-mavesatra be loatra. Ny lelany manana endrika aerodinamika tsara amin'ny isa Reynolds ambany, miaraka amin'ny rafitra fanaraha-maso ny gropy afaka manomboka malefaka, dia manampy ny turbine hiasa tsara kokoa amin'ny faritra misy rivotra malefaka.
Rivotra antonony (Faritra 2): Fahombiazana ambony indrindra
Rehefa mihoatra ny fetra voafaritra ny hafainganam-pandehan'ny rivotra nefa mbola ambanin'ny hafainganam-pandehan'ny rivotra voafaritra, dia mazàna miasa ao amin'ny "Faritra 2" ny rotor, dingana iray izay ny tanjon'ny fanaraha-maso dia ny hampitombo ny fakana angovo. Amin'ireny toe-javatra ireny, ny turbine miovaova hafainganam-pandeha dia hanitsy ny hafainganam-pandehan'ny rotor mba hitazonana ny TSR ho akaikin'ny sanda tsara indrindra. Amin'ny fitazonana ny TSR tsara indrindra, ny Cp dia afaka mahatratra ny fara tampony, ka mamela ny hery nalaina hitombo miaraka amin'ny v³.
Amin'ity dingana ity, ny rotor amin'ny ankapobeny no mamokatra hery "ara-toekarena" indrindra noho ny fahombiazana avo lenta sy ny enta-mavesatra ara-drafitra voafehy tsara. Matetika ny fiakaran'ny lelany dia amin'ny zoro kely (ambany) mba hanatsarana ny fiakaran'ny aerodynamic. Ny fanaraha-maso ny torque an'ny gropy dia mandrindra ny hafainganam-pandehan'ny fihodinana: arakaraka ny hamafin'ny rivotra no lehibe kokoa ny torque ampiharina mba hihazonana ny TSR.
Rivotra akaiky (Tetezamita): Hery voafetra, fitomboan'ny enta-mavesatra
Rehefa manakaiky ny hafainganam-pandeha voafaritra ny rivotra (ohatra, 11–13 m/s arakaraka ny endrika), dia miditra amin'ny dingana tetezamita ny turbine. Raha mitohy manaraka ny v³ ny herinaratra, dia hihoatra ny fahafahany voafaritra ny gropy mpamokatra herinaratra sy ny rafitra herinaratra. Noho izany, miova ny paikady fanaraha-maso: miova ny fifantohana avy amin'ny "fampiakarana ny angovo" mankany amin'ny "famerana ny hery sy ny enta-mavesatra." Eto no tena ilaina ny fanaraha-maso ny haavon'ny rivotra.
Mitongilana ny rotor (mitombo ny zoron'ny lelany) mba hampihenana ny fiakarana sy hampidina ny Cp, ka hitazona ny hery mivoaka ho eo amin'ny sanda voafaritra. Na dia mijanona ho marin-toerana aza ny hery elektrika, dia mety hitombo ny enta-mavesatra aerodinamika sy ny harerahana noho ny fikorontanana, ny fikikisana ary ny fiovaovan'ny lalan'ny rivotra. Ilaina ny famolavolana lelany mamaly, ny fanaraha-maso ny enta-mavesatra ary ny algorithm fanaraha-maso ny fiakarana mba hisorohana ny hovitrovitra tafahoatra.
Rivotra Mahery (Faritra 3): Tazomy ny Herinaratra sy ny Fiarovana Anatiny
Amin'ny rivotra mihoatra ny hafainganam-pandehan'ny rivotra voafaritra, ny turbine dia mampiseho toetra samihafa: ny herin'ny herinaratra dia tazonina saika tsy miova, raha ny rotor kosa dia manao sorona ny fahombiazan'ny aerodynamic mba hihazonana ny fetran'ny rafitra sy ny gropy. Ny haavon'ny lelany dia mitombo ho volom-borona (mampihena ny zoro fanafihana), ka mampihena ny fiakarana. Amin'ireny toe-javatra ireny, ny rotor dia miasa toy ny rafitra voafehy natao "hijanona ho voaro" fa tsy "haka hery ambony indrindra."
Ny enta-mavesatra eo amin'ny rotor dia tsy avy amin'ny haben'ny herin'ny rivotra ihany fa avy amin'ny fiovaovan'ny hafainganam-pandeha koa. Ny rivotra mahery dia mety hiteraka fiakaran'ny torque sy ny fiolahana eo amin'ny lelany sy ny tilikambo. Noho izany, maro ny turbine maoderina manana endri-javatra toy ny fanaraha-maso haingana ny pitch, rafitra fiarovana amin'ny hafainganam-pandeha tafahoatra, ary sensor mba hamantarana ny enta-mavesatra tafahoatra.
Fikorontan-drivotra sy rivotra mahery: Mihena ny fahombiazana, miakatra ny havizanana
Mety hiasa amin'ny fomba samihafa ny turbine roa miasa amin'ny hafainganam-pandehan'ny rivotra antonony raha toa ka tsy mitovy ny haavon'ny fihovitrovitra. Manova ny zoro fihovitrovitra ny fihovitrovitra, ka mahatonga ny zoro fanafihan'ny lelany hiovaova, ka mahatonga azy ho sarotra ny mitazona ny Cp tsara indrindra. Vokatr'izany, mety hihena ny famokarana angovo, raha mitombo kosa ny enta-mavesatra vokatry ny harerahana noho ny tsingerin'ny enta-mavesatra matetika kokoa.
Mahery vaika kokoa ny tafio-drivotra (tafio-drivotra fohy sy haingam-pandeha): mety hiteraka fitomboan'ny hery tampoka, hiteraka fihetsika tampoka amin'ny fiakaran'ny mari-pana, ary hampitombo ny mety ho harerahana eo amin'ny fakany sy ny drivetrain. Matetika ny fanaraha-maso maoderina dia mampiasa fomba fiasa "fampihenana ny enta-mavesatra", toy ny fanaraha-maso ny fiakaran'ny mari-pana tsirairay (IPC), izay manitsy ny fiakaran'ny mari-pana amin'ny lelany tsirairay mba hampihenana ny enta-mavesatra tsy mitovy mandritra ny fihovitrovitra avo.
Fiovan'ny lalan'ny rivotra sy ny tsy fitoviana amin'ny fiolahana
Miasa tsara indrindra ny rotor rehefa miatrika mivantana ny rivotra. Raha misy tsy fitoviana eo amin'ny zoro misy ny rivotra sy ny axe-n'ny rotor, dia mihena ny faritra voafaoka ary lasa tsy mitovy ny fikorianan'ny rivotra eo ambonin'ny lelany. Vokatr'izany: mihena ny hery ary mitombo ny enta-mavesatra, indrindra fa ny enta-mavesatra eo amin'ny nacelle sy ny tilikambo. Ny rafitra fanaraha-maso ny yaw dia miasa amin'ny fihodinana ny nacelle mba hitazonana ny rotor "hikatona" amin'ny lalan'ny rivotra, saingy ny fihetsika mahery vaika amin'ny yaw dia mety hiteraka fahasimbana sy enta-mavesatra fanampiny. Noho izany, ny fanaraha-maso ny yaw dia mazàna manana deadband (faritra fandeferana) mba hisorohana azy tsy hihetsika tsy tapaka miaraka amin'ny fiovaovana kely.
Hetezana amin'ny rivotra sy ny mombamomba mitsangana: Enta-mavesatra tsy mitovy amin'ny lelany
Ny "wind shear" dia ny fiovan'ny hafainganam-pandehan'ny rivotra miaraka amin'ny haavony. Amin'ny rotor lehibe ny savaivony, ny tapany ambony amin'ny rotor dia mety hiaina rivotra mahery kokoa noho ny tapany ambany. Izany dia mamorona fizarana hery tsy mitovy amin'ny fihodinan'ny lelany tokana, ka miteraka enta-mavesatra miverimberina eo amin'ny lelany, ny foibe ary ny tilikambo. Ny "shear" koa dia misy fiantraikany amin'ny paikady fanaraha-maso: amin'ny toe-javatra "shear" matanjaka, ny fanaraha-maso ny "pitch" sy ny "torque" dia tsy maintsy mandinika ny enta-mavesatra miverimberina mba hisorohana ny harerahana haingana amin'ny fitaovana.
Any amin'ny faritra akaikin'ny ambonin'ny tany (an-tanety), ny fikikisana dia mazàna matanjaka kokoa noho ny fifandonana eny ambonin'ny tany sy ny sakana toy ny hazo na trano. Mifanohitra amin'izany kosa, ny any ivelany dia mazàna manana fikorianan'ny rivotra malefaka kokoa ary fikikisana kely kokoa, izay ahafahan'ny rotor miasa marin-toerana kokoa sy mamokatra angovo tsy tapaka kokoa.
Haben'ny rivotra, ny mari-pana ary ny haavo: Tsy mitovy ny angovon'ny rivotra
Ankoatra ny hafainganam-pandeha, ny hakitroky ny rivotra (ρ) dia misy fiantraikany amin'ny hery azo ampiasaina. Ny rivotra mangatsiaka sy avo lenta dia manana hakitroky bebe kokoa, ahafahan'ny rotor mamokatra hery bebe kokoa amin'ny hafainganam-pandehan'ny rivotra mitovy. Mifanohitra amin'izany kosa, amin'ny toerana avo kokoa izay manify kokoa ny rivotra, dia mihena ny herin'ny rivotra mahomby. Zava-dehibe izany amin'ny fandrindrana ny toerana misy ny turbine sy ny fanitsiana ny fiolahana herinaratra. Mila mandinika ihany koa ny mpandraharaha fa ny fiovaovan'ny mari-pana sy ny tsindry ara-potoana dia mety hanova ny famokarana angovo na dia toa mitovy aza ny antontan'isa momba ny hafainganam-pandehan'ny rivotra.
Toe-javatra sy fanapahana tafahoatra: Fiarovana faratampony
Rehefa mahatratra ny hafainganam-pandeha tokony ho izy ny rivotra (matetika eo amin'ny 20–25 m/s eo ho eo), dia matetika ajanona ny turbine mba hisorohana ny fahasimbana. Amin'ny toe-javatra tafahoatra, ny enta-mavesatra aerodinamika dia mety hihoatra ny sandan'ny famolavolana, ka mampitombo ny mety hisian'ny tsy fahombiazana. Ny fomba fiasa amin'ny fanakatonana dia ahitana ny fanindriana ny lelany amin'ny toerana misy ny volom-borona, ny fanakanana ny rotor, ary ny fanidiana ny rafitra yaw. Rehefa mihena sy milamina ny rivotra, dia azo averina ampiasaina indray ny turbine manaraka ny fomba fiasa fiarovana.
Penutup
Ny fahombiazan'ny rotor-n'ny turbine rivotra dia vokatry ny fifandraisana sarotra eo amin'ny aerodinamika amin'ny lelany, ny fanaraha-maso ny hafainganam-pandeha sy ny pitch, ary ny toetran'ny rivotra eo amin'ny toerana. Amin'ny rivotra malefaka, ny fanamby voalohany dia ny fanombohana sy ny fitazonana ny fihodinana; amin'ny rivotra antonony, ny rotor dia miasa tsara indrindra amin'ny TSR tsara indrindra; akaiky na mihoatra ny hafainganam-pandeha voafaritra, ny fifantohana dia miova amin'ny famerana ny herinaratra sy ny fampihenana ny enta-mavesatra; raha toa kosa ny turbulence, ny gust, ny shear, ary ny yaw miolikolika dia mety hampihena ny fahombiazana sady mampitombo ny mety ho harerahana ara-drafitra. Amin'ny famolavolana lelany mety, ny fanaraha-maso matotra (pitch, torque, yaw, ary na dia ny pitch tsirairay aza), ary ny fisafidianana toerana tsara, ny rotor dia afaka mamokatra angovo ambony indrindra sady mahazaka karazana rivotra isan-karazany mandritra ny androm-piainan'ny turbine.
