Расчет основных параметров ветротепловой установки (Глава 2 магистерской работы), страница 11

- лопасти должны иметь срок службы 50 тыс. ч при эксплуатации в расчет­ных условиях, позволять ВТУ работать при порывистом ветре.

Рис. 2.7 Зависимость отклонений максимальной толщины лопасти к длине хорды   , 1) отношение длинны хорды к радиусу , 2) и угла лопасти  φ, 3) от относительного радиуса r/R_  _  _  линия соединения лопастей с втулкой.

С ростом быстроходности уменьшается выходной угол рабочей лопатки. Вследствие этого суживается также ширина канала, но, с другой стороны, увеличивается относительная скорость; оба фактора вынуждают уменшать площадь лопатки, следовательно, уменьшать число лопаток.

Вследствии широкой расстановки лопаток, относительное течение в цилиндрическом сечении решетки лопаток протекает ана­логично течению вокруг отдельного несущего крыла в воздушном бесконечном пространстве. Поэтому расчет таких быстроходных машин можно производить исходя из методики, обычной для расчета несущего крыла.

Изолированное несущее крыло в неограниченном пространстве. Если несущее крыло находится в воздушной струе, то на него будут действовать две различного рода силы, а именно, с одной стороны, подъемная   сила  А(Рис. 2.8), которая стремится сместить крыло перпендикулярно к направлению возмущенного потока и, с другой стороны, сопротивление W, которое действует по направлению воз­душного потока.

                         Рис. 2.8 Силы, действующие на профиль.

Расчет площади крыла: F = Lb, где L—длина профиля, b— ширина (размах) крыла, скоростью ω_∞,которой обладает крыло относительно частиц воздуха на большом расстоянии от него, и названными силами, существуют следующие зависимости,  где  q = γ∙ω²_∞/2g    представляет собой избыточное давление торможения, соответствующее скорости ω_∞( Иначе говоря qпредставляет собой скоростной напор набегающего потока на бесконечность).

A =ζ₀∙q∙F = ζ_a∙                   

W =∙ζ _ω ∙q∙F=L∙b.  

ζ_a— коэффициент    подъемной   силы;

ζ_ω— коэффициент  сопротивления.    

Эти оба значения зависят от формы профиля и положения относительно направления потока, от угла атаки δ . Коэффициент ζ_aпредставляет собой безразмерную величину, в известной степени заменяющую циркуляцию Г_s. Значения коэффициентов ζ_a , ζ_ω определены экспериментально в аэродинамических трубах для большого числа профилей. При их определении на основании этих экспериментов необходимо учесть следующее.

Во-первых, следует иметь в виду влияние числа Рейнольдса. В особенности у толстых профилей наблюдается явно выраженный переход от докритической к сверхкритической области, как было уже показано для цилиндра, причем коэффициент подъемной силы больше, а коэффициент сопротивления меньше в сверхкритической, чем в докритической области, вследствие перемещения места отрыва на спинке профиля по направлению потока. Это изменение должно быть тем более ярко выражено, чем больше отношение тол­щины dк   длине    профиля L. При подаче воздуха и газов, имеет значение докритические режимы обтекания. Ниже будет рассматриваться сверхкритическая область, а затем и докритиче-ская область. Далее следует принять во внимание, что коэффициенты подъем­ной силы зависят от величины относительного размаха d/L, потому что подъемная сила в середине крыла больше, чем по концам, так как разница давлений между верхней и нижней стороной стремится выровняться у кромки крыла. Это отношение сторон должно ока­зывать влияние на угол атаки δ. Ввиду того, что у лопаток ветряных колес боковое перетекание воздуха происходит только в виде утечек через зазоры, т. е. наблюдается только в ограниченной сте­пени, можно положить в основу характеристики, соответствующие бесконечно большой ширине крыла (бесконечному размаху). Сверхкритическая область. Для несущего крыла эта область соответствует                    Re =  > 10⁵. 

Для этого важного случая Прандтль вывел следующие формулы, которые позволяют пересчи­тать значения ζ_ω 'и  δ', полученные в аэродинамической трубе для какого-либо отношения сторон  L/d, на отношения сторон =.