偏航率，轉(zhuǎn)子速度和陀螺載荷小型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)

A.K. Wright
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D.H. Wood
澳大利亞新州2308卡拉漢紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)機(jī)械工程系
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摘要
該陀螺轉(zhuǎn)子是軸和葉片彎曲程度的自由偏航瞬間風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)子速度和偏航率成正比的產(chǎn)品。分析給出了這兩個變量和風(fēng)速的關(guān)系，根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)尾翅furling直徑風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)從2米，并在參考國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)最近修訂小風(fēng)力渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)要求下，舉例說明快速偏航引起的furling率，以及大型風(fēng)力發(fā)電在小風(fēng)和轉(zhuǎn)子相對速度方向上的變化。數(shù)據(jù)分析表明，慣性增加幅度最大偏航率降低渦輪轉(zhuǎn)子的橫擺力矩是一個給定的速度，受偏航率和高度尾翼空氣動力學(xué)的影響。

1. 引言
小型風(fēng)力渦輪機(jī)通常使用被動偏航系統(tǒng)，渦輪在其中是可以自由旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，機(jī)艙和尾翼的氣動載荷影響偏航軸。該系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是相對活躍的偏航系統(tǒng)機(jī)械簡單，成本低，因?yàn)闆]有偏航驅(qū)動器，控制器，或風(fēng)向傳感器。此外，沒有偏航瞬間產(chǎn)生于偏航軸承或偏航驅(qū)動器，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組是歷史上容易失敗的一部分。一個被動偏航系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是，偏航率是無根據(jù)的，并在葉片和轉(zhuǎn)子軸陀螺載荷成正比（在“地球固定”協(xié)調(diào)制度的定義）。MS = NIR（1）
的方向?qū)Q定行為間距轉(zhuǎn)子暫時(shí)上漲或下跌，但一般只有Ms是至關(guān)重要的，而不是符號（正或負(fù)）。一般在高峰期相比的附加軸彎矩，陀螺力矩小，可能是由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量載荷，軸向推力偏移（由于風(fēng)切變或傾斜流量），轉(zhuǎn)子軸俯仰角，和偏航率不穩(wěn)定造成的。在推導(dǎo)的eqn（1）假設(shè)是，轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布有關(guān)的方位軸方向均勻。這被認(rèn)為是有三個或更多的轉(zhuǎn)子葉片有效的簡化，但對于雙轉(zhuǎn)子葉片，eqn（1）必須乘以2倍，以獲取最高的時(shí)刻。
陀螺flapwise的峰值刀片彎曲根時(shí)刻（MB）的給予eqn（2）（因在8.4節(jié)[1]）。IB是對葉片轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)動慣量。MB = 2IB (2)