Dhizaini yeTurbine Blade uye Zvishandiso
Mapazi emhepo anotenderera ndiwo anonyanya kukosha muhurongwa hwekushandura simba remhepo kuenda kumagetsi. Kunyange zvazvo shongwe ichibatsira uye jenareta ichishandura simba remagetsi kuita simba remagetsi, mapazi ndiwo "anobata" simba guru, zvichiratidza kuti simba rakawanda sei rinogona kuwanikwa kubva mukuyerera kwemhepo. Nokudaro, dhizaini yemapazi emhepo inotenderera yagara iri pakati pekuvandudzwa: inoda kushanda nesimba kwakanyanya, simba rekuvaka, kuvimbika kwenguva refu, uye mari yekugadzira inokwikwidzana. Chinyorwa chino chinokurukura misimboti yekugadzira mapazi emhepo inotenderera, maparamendi ejometri anokanganisa mashandiro, nezvinhu zvinowanzoshandiswa uye chikonzero chekusarudzwa kwavo.
Basa reAerodynamics muKugadzira Mabhachi
Muchokwadi, mashizha eturbine anoshanda zvakafanana nemapapiro endege. Kana mhepo ikapfuura nepa airfoil, musiyano wekumanikidzwa unoitika pakati pemativi ekumusoro neapasi, zvichigadzira kusimudza. Chikamu ichi chesimba chinobva chagadzira torque inotenderera rotor. Kuti torque nesimba zviwedzere, mashizha acho anofanira kugadzirwa ne airfoil profile yakakodzera, angle yakakodzera yekurwisa, uye nzvimbo yakatsetseka kuchengetedza kufamba kwemhepo kwakabatana uye kudzivirira kumira.
Munyika yematurbine emhepo emazuva ano, dhizaini yemabrade haingogumiri pa "simba guru," asi inodawo kugadzikana mukumhanya kwemhepo kwakasiyana-siyana, nyore kudzora, uye mutoro wakachengeteka wechivako. Aerodynamics yakabatanawo zvakananga neruzha: mablade anofamba nekukurumidza anogona kuburitsa ruzha, saka magadzirirwo emabrade emucheto wetip netrailing anowanzo gadziriswa kuti aderedze kubuda kweacoustic.
Jiometri yeBlade: Kureba, Kumonana, uye Kupenya
Zvinhu zvitatu zvinonyanya kukosha pakuita geometry ndehurefu hwebanga, kumonyoroka, uye kutetepa.
1. Kureba kwebanga
Simba rinobatwa neturbine rinoenderana nenzvimbo yakatsvairwa yerotor, inova πR². Izvi zvinoreva kuti kurebesa mapanga inzira inoshanda yekuwedzera kugona kweturbine. Zvisinei, mapanga marefu anowedzera huremu, anowedzera nguva yekukotama pamudzi webanga, uye anoda zvinhu zvakasimba uye maumbirwo. Nokudaro, kuwedzera hurefu kunogara kuchiperekedzwa nekugadzirwa kwezvinhu uye zvinhu kwakanyatsogadzirwa.
2. Kumonyorora (kumonyorora)
Kumhanya kwemhepo "kwainzwa" nebanga kunosiyana-siyana zvichienderana nespoke. Pedyo nehub, kumhanya kwetangential kwakaderera; pedyo nemuromo, kwakakwira. Kuti uwane kona yakakodzera yekurwiswa panzvimbo yega yega, banga rinotenderedzwa: kona yekupidigura yemuno yakakwira pedyo nemudzi, yobva yadzikira yakananga kumuromo. Kutenderedzwa kunobatsira banga kushanda zvakanaka muhurefu hwaro hwese uye kuderedza kushushikana kusingakoshi.
3. Kutetepa (kutetepa kwechord)
Chord ihwo upamhi hwemufananidzo webanga kubva kumucheto unotungamira kusvika kumucheto wekutevera. Kazhinji, chord yakakura pedyo nemudzi kuti itsigire mitoro yechimiro, yobva yadzikira ichienda kumucheto kuti ideredze kudhonzwa nekurema. Taper inokanganisawo kugoverwa kwekusimudza, zvichiita kuti zvive zvakaenzana uye kuderedza mitoro yepamusoro.
Pamusoro pezvo, dhizaini yacho inofungawo nezvechimiro chemuromo (semuenzaniso muromo wakatsvairwa kana kuti diki), ukobvu hweprofile, uye nzvimbo yespar (pfupa guru) sechinhu chinotakura mutoro.
Maitiro Ekutonga Nhandare Yekuyera uye Kushanda
Maturbine emhepo emazuva ano anowanzo shandisa pitch control, iyo inokwanisa kutenderedza mapanga emhepo kana tichienzanisa nemhepo kuti irambe ichitenderera zvakanaka. Kana mhepo yakanyanyisa, mapanga emhepo anokandirwa kuti aderedze kukwira, zvichidzivirira jenareta kuti isapfuure simba rayo uye kuchengetedza kudzora mitoro yekuvaka. Sisitimu yepitch inoda kuti dhizaini yebanga ienderane nehurongwa hwehub uye kuti igone kutsungirira kutenderera kwemitoro kunodzokororwa (kuneta) kunokonzerwa nekuchinja kwepitch uye turbulence.
Pamaturbine madiki kana mune mamwe magadzirirwo, kutonga kwenzvimbo yekumisa mhepo kunoshandiswa, nzira yekugadzira inomisa mhepo nemaune kumhanya kwemhepo kuti ideredze simba. Zvisinei, kutonga kwenzvimbo yekumisa mhepo kwakajairika pamaturbine ane simba nekuda kwekuchinjika kwayo uye kushanda kwayo zvakanaka.
Mitoro Yekuvaka: Kuneta, Kuchinja-chinja, uye Kutenderera
Mapazi haangogumiri pakuremerwa nemhepo chete, asiwo pakuremerwa negiravhiti, pakuremerwa kwecentrifugal, uye pakuremerwa kwesimba nekuda kwekuvhiringika. Sezvo rotor ichitenderera, mapazi acho anodzokororwa nekumanikidzwa, izvo zvinokonzera kuneta. Kuneta kunowanzova chinhu chinoita kuti mapazi agare kwenguva refu, sezvo maturbine achishanda kwemakumi emakore nemamiriyoni emapazi ekuremerwa.
Muchimiro, dhizaini yebanga inobva pane zvimwe zvinhu zvikuru:
– Spar cap: jira rekusimbisa rakareba rinodzivirira mutoro mukuru wekukotama.
– Kucheka dandemutande: madziro emukati anodzivirira kuchekwa uye anobatsira kuomarara.
– Ganda (ganda rebanga): rinovhara chimiro uye rinotamisa mutoro.
– Mudzi wemudzi: simbiso uye sisitimu yekubatanidza banga nehabhu.
Kuomarara kwakakosha kuitira kuti banga risakotame kusvika rasvika pashongwe (tower strike) uye risadengenyeke zvakanyanya izvo zvinokurumidzisa kukuvara.
Zvinhu zvechinyakare: Fiberglass neResin
Chinhu chinonyanya kushandiswa kugadzira mashizha emhepo ifiberglass-based composite ine resin matrix (kazhinji epoxy kana polyester). Zvikonzero ndeizvi:
- Simba pakuyera huremu rakakwana zvakakwana pakushandiswa kukuru.
– Mutengo wakaderera pane kabhoni fiber.
- Maitiro ekugadzira akura, akakodzera kugadzirwa kwakawanda.
- Kudzivirira ngura zvakanaka munzvimbo dzekunze.
Epoxy resin inowanzo sarudzwa nekuda kwehunhu hwayo hwepamusoro hwemakanika, kunamira, uye kuramba kuneta. Kunyange zvazvo polyester/vinyl ester ichigona kushandiswa mune mamwe magadzirirwo nekuda kwemitengo yakaderera, kushanda kwayo kwenguva refu uye kugara kwenguva refu kunofanirwa kugadziriswa.
Carbon Fiber: Yakareruka uye Yakaoma, Asi Inodhura
Kune mapanga marefu, vagadziri vari kushandisa carbon fiber zvakanyanya, kunyanya kune spar caps. Carbon fiber inopa:
– Kuomarara kwakanyanya, saka kutsauka kwebanga kunoderera.
- Huremu hwakareruka, hunoderedza mutoro wegiravhiti uye mutoro unoshanduka.
- Kushanda zvakanaka kuneta mune mamwe marongero.
Dambudziko racho mitengo yakakwira, kudzora mhando zvakanyanya, uye matambudziko angangoitika akadai sekukanganiswa kwemhedzisiro uye kudiwa kwekugadzirwa kwakanyatsojeka kwemajoini. Saka, nzira yakajairika ndeye hybrid composite: carbon fiber inoshandiswa munzvimbo dzakakosha (spars), nepo fiberglass ichiramba iripo mune dzimwe nzvimbo kuti mitengo irambe yakaderera.
Zvinhu Zvikuru: Balsa neFoam
Mapazi anowanzo shandiswa sesandwich structure: ganda rine mativi maviri ane centre yakareruka pakati kuti riwedzere kuomarara pasina kuwedzera huremu. Mapazi akajairika ndeaya:
– Balsa huni: dzakareruka, dzakasimba, uye dzine hunhu hwakanaka hwemakanika, asi dzinofanira kutarisirwa maererano nehunhu uye kuramba hunyoro.
– Furo (PVC, PET, kana SAN): kugadzirwa kwakasimba, kunogara kuripo, uye kusapinda mvura; mhando yega yega ine simba rakasiyana uye hunhu hwekushanda hwakasiyana.
Kusarudzwa kwepakati kunotarisa nzvimbo iri pabanga, mitoro yemunzvimbo yacho, uye njodzi yekukuvadzwa nekurovera (semuenzaniso panguva yekufambisa) kana kukurwa kwevhu.
Matambudziko Ezvakatipoteredza: Mvura Nekukukurwa Kwemheni
Mapadza eturbine anotenderera pamipendero yawo nekumhanya kwakanyanya. Mumamiriro emvura, zvidimbu zvemvura zvinogona kukonzera kukurwa kwemucheto wepamberi pebanga, izvo zvinoreva kukweshwa kwemucheto wepamberi pebanga. Kukukurwa kwevhu kunoderedza kushanda zvakanaka kwemhepo uye kunowedzera ruzha. Mhinduro dzinosanganisira machira akakosha, mafirimu ekudzivirira, kana magadzirirwo ezvinhu anodzivirira kukweshwa.
Pamusoro pezvo, maturbine marefu, akavhurika, zvichiita kuti akwanise kurohwa nemheni. Mapazi emazuva ano anowanzova nemasisitimu ekudzivirira mheni: mareceptor ari pamucheto wemapazi uye maconductor emukati kuti aendese magetsi pasi pasina kukuvadza chinhu chakabatanidzwa.
Kugadzira: Kunyudza, Kugadzirira Kuberekwa, uye Kudzora Hunhu
Nzira dzekugadzira mapanga dzinokanganisa mhando nemutengo. Nzira dzakakurumbira dzinosanganisira:
– Kuiswa kwevacuum (VARTM): resin inopinzwa mufibers iri muchiumbwa ichi nerubatsiro rwevacuum; yakakodzera mashizha makuru uye kugadzirwa zvakanaka.
– Prepreg: fibers dzakazadzwa ne resin dzichinyatsodzorwa; dzinogadzira mhando yepamusoro asi dzinodhura zvakanyanya uye dzinoda kudzorwa kwakasimba kwekupisa.
- Kuisa maoko: zviri nyore asi zvinosiyana-siyana pamhando yepamusoro.
Kudzora kunaka kwechinhu kwakakosha kudzivirira maburi, kuparadzwa, kana kusakwana kwefiber izvo zvinogona kukurumidzisa kutadza kuneta.
Mafambiro Emangwana: Kudzokorodza Zvinhu uye Zvishandiso Zvinogara Zvichienderera Mberi
Dambudziko guru muindasitiri nderekuguma kwehupenyu hwemapanga. Zvinhu zvechinyakare zvethermoset zvakaoma kudzokorodza. Nzira dzakasiyana-siyana dziri kubuda iye zvino: maresini ethermoplastic anoshandiswazve nyore nyore, nzira dzekuparadzanisa mafiriji kubva kuresini, uye kushandiswa kwemaburi akashandiswa kune mamwe mashandisirwo. Tsvagiridzo iri kutsvagawo mafiriji echisikigo kana bioresins, kunyangwe matambudziko ekushanda uye kuenderana achiri kukosha kune maturbine makuru.
Mhedziso
Dhizaini yezvinhu zvema "wind turbine blade" uye zvinhu zvakagadzirwa ne "air turbine" musanganiswa wakaoma we "aerodynamics" uye "structural engineering". Kureba kwe "blade", "twist", uye "taper" zvakagadzirirwa kusimudza zvakanaka uye kudzora mitoro; nepo zvinhu zvakagadzirwa ne "composite" zvakaita se "fiberglass" ne "carbon fiber" zvichisarudzwa kuti zviwane simba rakawanda-kuhuremu uye kuramba kuneta. Nekuda kwe "turbines" dzakakura uye kudiwa kuri kukura kwesimba rinogona kuvandudzwa, hunyanzvi hwe "blade" hucharamba huchitarisa pakushanda zvakanaka, kuchengetedza nharaunda, nyore kugadzira, uye mhinduro dzekugadzirisa zvinhu dzakasimba.
Kana muchida, ndinogona kuwedzera zvikamu zvakakosha: mienzaniso yema profiles e airfoil anoshandiswa zvakanyanya, kuenzanisa mutengo we fiberglass vs. carbon, kana schematic yechimiro chemukati che blade (spar cap–shear web) mutsananguro yehunyanzvi.
