C - Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

More documents

Recommendations

Info

Κεφάλαιο 1 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ 1.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η αιολική ενέργεια είναι μια φυσική και ανανεώσιμη μορφή ενέργειας η οποία ανταποκρίνεται με επιτυχία στις απαιτήσεις που επιβάλει στον τρόπο παραγωγής ενέργειας η σύγχρονη πραγματικότητα. Η παραγωγή ενέργειας από τον άνεμο δεν απαιτεί κατανάλωση καυσίμου και συνεπώς δεν ρυπαίνει το περιβάλλον. Η λειτουργία των συστημάτων εκμετάλλευσης της αιολικής ενέργειας είναι σχετικά απλή και ασφαλής και τόσο ο σχεδιασμός, όσο και η κατασκευή τους δεν παρουσιάζουν μεγάλα τεχνολογικά προβλήματα. Το εγχείρημα του αιολικού αυτοκινήτου ήταν μία πρωτοποριακή εργασία που έγινε από το Κέντρο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, το Πανεπιστήμιο Πατρών και το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο σε κοινή συνεργασία, με τις προδιαγραφές να τρέξει στους αγώνες που διοργανώνονται σε ευρωπαϊκή ημερίδα από εταιρίες – πωλητές αιολικής ενέργειας. Το συγκεκριμένο όχημα που κατασκευάστηκε δεν απέδωσε τα αναμενόμενα και το ερώτημα ήταν πλέον αν έγινε κάτι λάθος στην σχεδίαση της πτερωτής ή σε κάτι άλλο. Το ερώτημα περί της απόδοσης της πτερωτής της συγκεκριμένης μικρών διαστάσεων Α/Γ είναι και η πραγματεία της παρούσης εργασίας. Η δε αεροσήραγγα που παρέχει το Εργαστήριο Αεροδυναμικής του ΕΜΠ προτείνεται και κρίνεται ως το καταλληλότερο μέσον για τέτοιες πειραματικές μετρήσεις. 1.1.1 Το Αιολικό Αυτοκίνητο The Wind Car Πριν την μέτρηση των χαρακτηριστικών της εν λόγω πτερωτής, έγινε προσπάθεια μέτρησης των αεροδυναμικών συντελεστών μίας εκ των δύο αεροτομών που χρησιμοποιήθηκαν στην κατασκευή της πτερωτής. Για την συγκεκριμένη αεροτομή λόγος γίνεται στο αντίστοιχο κεφάλαιο. Η μέτρηση της έγινε σε σχετικά μέσο αριθμό Reynolds που μπορεί να απαντηθεί στην χορδή μιας αεροτομής περιστρεφόμενης έλικας όπως αυτής μιας πτερωτής Α/Γ, καθώς επίσης και σε διάφορες προσομοιώσεις εξωτερικών 17
συνθηκών. Τέλειας προσαρμοσμένης ροής και τυρβώδους ροής με ελεγχόμενη μετάβαση της ροής σε διαφορετικά σημεία κατά μήκος της αεροτομής. 1.2 ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΕΡΙ ΤΗΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΔΙΔΙΑΣΤΑΤΩΝ ΑΕΡΟΤΟΜΩΝ Η πειραματική διερεύνηση του πεδίου πιέσεων γύρω από πτέρυγες και αεροτομές σε αεροσήραγγες έχει αποτελέσει στο παρελθόν αντικείμενο εκτενούς μελέτης. Η αναγκαιότητα της ύπαρξης πειραματικών δεδομένων προέκυψε από την ολοένα και ευρύτερη χρησιμοποίηση της αιολικής ενέργειας σε τεχνολογικές εφαρμογές (ανεμογεννήτριες) και την αλματώδη ανάπτυξη της αεροναυπηγικής. Ωστόσο, το αντικείμενο της έρευνας έχει πλήθος παραμέτρων και, κατά συνέπεια, παρέχει την δυνατότητα προσέγγισης του από διαφορετικές πλευρές, μία από τις οποίες αυτή η εργασία πραγματεύεται. Οι μέχρι σήμερα μετρήσεις πτερύγων σε αεροσήραγγες περιλαμβάνουν υπολογισμούς των αεροδυναμικών χαρακτηριστικών τους σε στατικές συνθήκες, όπως και η παρούσα εργασία, και για ικανοποιητικό πλήθος αεροτομών. Παρ’ όλα αυτά, υπάρχει έλλειψη πειραματικών δεδομένων σε δυναμικές συνθήκες, όπου έχουν μελετηθεί ελάχιστες αεροτομές. Ειδικότερα για ανεμογεννήτριες οριζοντίου άξονα (ΑΓΟΑ), χρησιμοποιήθηκαν, αρχικά, αεροτομές NACA τεσσάρων ψηφίων της σειράς 44, ενώ αργότερα έγινε χρήση και της σειράς 63, τεσσάρων ή και πέντε ψηφίων. Η πειραματική διερεύνηση και των δύο προαναφερθέντων κατηγοριών περιορίστηκε στον προσδιορισμό των στατικών χαρακτηριστικών τους. Αντίθετα, η NACA0012, η οποία χρησιμοποιείται κυρίως σε ανεμογεννήτριες κατακόρυφου άξονα, είναι ουσιαστικά η μόνη αεροτομή της οποίας η αεροδυναμική συμπεριφορά έχει εξετασθεί τόσο σε στατικές όσο και σε δυναμικές συνθήκες. Αναφορικά, τώρα, με τους αριθμούς Reynolds στους οποίους διεξάγονται, κατά κανόνα, οι μετρήσεις, οι τιμές τους υπαγορεύονται από τις γενικότερες προδιαγραφές της εκάστοτε εφαρμογής στην οποία αναφέρεται η μελέτη. Για τις ΑΓΟΑ και τις αεροναυπηγικές εφαρμογές, οι τιμές του αριθμού Reynolds επιβάλλεται να είναι υψηλές, για τον λόγο αυτό κινούνται, συνήθως, στο διάστημα από 1.0e6 έως 3.0e6. Τούτο, όμως, δεν σημαίνει ότι δεν έχουν πραγματοποιηθεί μετρήσεις και σε χαμηλότερους αριθμούς Re προκειμένου να ερμηνευτούν τα μεταβατικά φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα εκεί. Πάντως, ο αριθμός Reynolds καθορίζεται, κάθε φορά, από τις δυνατότητες της πειραματικής εγκατάστασης και την γεωμετρία του προτύπου (χορδή). 1.3 ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΕΡΙ ΤΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΔΡΟΜΕΑ Α/Γ Ο βαθμός απόδοσης μιας ανεμογεννήτριας μπορεί γενικά να παρουσιασθεί ως συνάρτηση της αλλαγής στην ισχύ, την ροπή και την ώση με την ταχύτητα του ανέμου. Η ισχύς καθορίζεται από το ποσό της ενέργειας που δεσμεύει η πτερωτή, η αναπτυσσόμενη ροπή καθορίζει το μέγεθος του κιβωτίου ταχυτήτων καθώς επίσης και την εκλογή της γεννήτριας που κινείται από τον δρομέα και η ώση του δρομέα παίζει σημαντικό ρόλο στην κατασκευή του πύργου τοποθέτησης της ανεμογεννήτριας. Είναι δε σύνηθες να εκφράζεται η απόδοση μέσω αδιάστατων τιμών, το οποίο καταδεικνύει την απόδοση της ανεμογεννήτριας ανεξαρτήτως των συνθηκών λειτουργίας της μηχανής. Έτσι, συνήθως, ως χαρακτηριστικές καμπύλες απόδοσης μιας ανεμογεννήτριας χρησιμοποιούνται η χάραξη των καμπυλών ισχύος, ροπής και ώσης συναρτήσει του κλάσματος της ταχύτητας περιστροφής στην κορυφή της πτερωτής. Η συνήθης μέθοδος παρουσίασης της απόδοσης ισχύος είναι μέσω του διαγράμματος CP – λ (ένα τυπικό τέτοιο διάγραμμα για διάφορες γωνίες pitch είναι και το διάγραμμα που βγαίνει από υπολογιστικά δεδομένα της εν λόγω ανεμογεννήτριας και που παρουσιάζεται στο σχήμα 1.3.1). Ο συντελεστής ροπής προέρχεται από τον συντελεστή ισχύος διαιρώντας επιπλέον με την ταχύτητα περιστροφής στην κορυφή και έτσι δεν προσδίδει καινούρια πληροφορία για την απόδοση της μηχανής. Η αρχή της χάραξης καμπυλών Cq – λ είναι για λόγους εκτίμησης της ροπής σε περιπτώσεις όπου ο δρομέας συνδέεται με κιβώτιο ταχυτήτων και γεννήτρια. Η δύναμη της ώσης στον δρομέα ασκείται αυτούσια στον πύργο που στηρίζει την ανεμογεννήτρια και ως εκ τούτου επηρεάζει σημαντικά τον σχεδιασμό της κατασκευής του. 18
Page 1 and 2: Εθνικό Μετσόβιο Πο
Page 4 and 5: ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα
Page 6 and 7: C D untripped 0.4_tripped 0.205_tri
Page 8 and 9: Cp 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 2 4
Page 10 and 11: ABSTRACT The current project consti
Page 12 and 13: C D untripped 0.4_tripped 0.205_tri
Page 14 and 15: Cp 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 Cp 0 2
Page 16: ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Κεφάλα
Page 21 and 22: τους και της ταχύτη
Page 23 and 24: 2.2.3 Θέση δοκιμών Νο
Page 25 and 26: 2.3.1.2 Σχέδιο εδράνων
Page 27 and 28: περιορισμό λόγω κα
Page 29 and 30: 2.3.2.4 Φωτογραφία του
Page 31 and 32: 2.3.3 ΠΕΡΙ ΜΕΤΡΗΤΙΚΩΝ
Page 33 and 34: της στατικής πίεση
Page 35 and 36: D = −∫ ρ ⋅ ( V ⋅ n) ⋅V
Page 37 and 38: CL 1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.
Page 39 and 40: Στην παρούσα εργασ
Page 41 and 42: 2.4.1 Οπίσθια φωτογρα
Page 43 and 44: 2.4.3 Σκαρίφημα του ό
Page 45 and 46: 2.4.1.1 Σκαρίφημα της
Page 47 and 48: 2.4.1.4 Φωτογραφία της
Page 49 and 50: 2.4.2 ΠΕΔΗΣΗ ΔΡΟΜΕΑ: Κ
Page 51 and 52: 2.4.2.2 Χαρακτηριστικ
Page 53 and 54: 2.4.3.1 Σκαρίφημα ζυγο
Page 55 and 56: 2.4.3.3 Ο πίνακας ελέγ
Page 57 and 58: αντίστασης προς τα
Page 59 and 60: Η ζυγοστάθμιση του
Page 61 and 62: Πάχος 0.4 mm ii. Τοποθέ
Page 63 and 64: ως άθροισμα των δύο
Page 65 and 66: αυτό διάγραμμα, θεω
Page 67 and 68:
CP CP 0.8 0.3 -0.2 -0.7 -1.2 -1.7 -
Page 69 and 70:
CP CP 0.8 0.3 -0.2 -0.7 -1.2 -1.7 -
Page 71 and 72:
CP CP 0.8 0.3 -0.2 -0.7 -1.2 -1.7 -
Page 73 and 74:
CP CP 0.8 -0.2 -1.2 -2.2 -3.2 -4.2
Page 75 and 76:
Τα διαγράμματα της
Page 77 and 78:
CP,w 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 -0.0
Page 79 and 80:
CP,w 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 -0.0
Page 81 and 82:
CP,w 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 -0.0
Page 83 and 84:
CP,w 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 -0.0
Page 85 and 86:
CP CP 0.8 0.3 -0.2 -0.7 -1.2 -1.7 -
Page 87 and 88:
CP CP 0.8 0.3 -0.2 -0.7 -1.2 -1.7 -
Page 89 and 90:
CP CP 0.8 0.3 -0.2 -0.7 -1.2 -1.7 -
Page 91 and 92:
CP CP 0.8 -0.2 -1.2 -2.2 -3.2 -4.2
Page 93 and 94:
Κατόπιν, παρουσιάζ
Page 95 and 96:
CP,w 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 -0.0
Page 97 and 98:
CP,w 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 -0.0
Page 99 and 100:
CP,w 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5
Page 101 and 102:
CP,w 1.2 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5
Page 103 and 104:
CP CP 0.8 0.3 -0.2 -0.7 -1.2 -1.7 -
Page 105 and 106:
CP CP 0.8 0.3 -0.2 -0.7 -1.2 -1.7 -
Page 107 and 108:
CP CP 0.8 0.3 -0.2 0.000 0.200 0.40
Page 109 and 110:
CP CP 0.5 -0.5 -1.5 -2.5 -3.5 -4.5
Page 111 and 112:
Και έπειτα, τις κατ
Page 113 and 114:
CP,w 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 -0
Page 115 and 116:
CP,w 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 -0
Page 117 and 118:
CP,w 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.
Page 119 and 120:
CP,w 1.15 1.05 0.95 0.85 0.75 0.65
Page 121 and 122:
διάστημα αβεβαιότη
Page 123 and 124:
CD 3.7.2 Καμπύλη του συ
Page 125 and 126:
CD 0.20 0.18 0.16 0.14 0.12 0.10 0.
Page 127 and 128:
CD 0.18 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.
Page 129 and 130:
Συντελεστής άνωσης
Page 131 and 132:
φαινομένου που αντ
Page 133 and 134:
Q2 παροχή από τον εξ
Page 135 and 136:
lift coeff 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6
Page 137 and 138:
Τελικά, συγκρίνοντ
Page 139 and 140:
F F F y x z M M M y x z = T + D = F
Page 141 and 142:
P (W) 3500.00 3000.00 2500.00 2000.
Page 143 and 144:
60 50 40 30 20 10 0 -10 -20 -30 0 1
Page 145 and 146:
εξισορρόπηση της σ
Page 147 and 148:
4.2.2.2 Θεωρητικές καμ
Page 149 and 150:
Στην καμπύλη του CΤ
Page 151 and 152:
χρειάζεται στο μέλ
Page 153 and 154:
power (W) power (W) 1000 800 600 40
Page 155 and 156:
thrust (N) 250 200 150 100 50 0 thr
Page 157 and 158:
αριστερό σωλήνα γι
Page 159 and 160:
P y Az = T = Fφ sinψ − B Ay + B
Page 161 and 162:
160
show all

C - Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?