ვინდთურბინების თეორია და ბეცის კოეფიციენტი

ვინდ-ტურბინაზე გამოყენებული ძალის დეტერმინაციისთვის ჩვენ უნდა შევქმნათ ჰაერის დუქტი, როგორც ფიგურაშია ნაჩვენები. ასევე შესაძლებელია დავუშვათ, რომ დუქტის შესასვლელი კაპაციტეტის წყაროს სიჩქარე არის V1 და ჰაერის სიჩქარე დუქტის გამოსვლის კაპაციტეტზე არის V2. ვთქვათ, ჰაერის m მასა გადის ეს ხაზური დუქტით წამში.
ამ მასის გამო ჰაერის კინეტიკური ენერგია დუქტის შესასვლელზე იქნება,

ამისავით, ამ მასის გამო ჰაერის კინეტიკური ენერგია დუქტის გამოსვლის კაპაციტეტზე იქნება,


ამიტომ, ჰაერის კინეტიკური ენერგიის ცვლილება, როდესაც ეს ჰაერის რაოდენობა გადის ხაზური დუქტის შესასვლელიდან გამოსვლის კაპაციტეტზე იქნება,

როგორც უკვე ვთქვით, ჰაერის m მასა გადის ეს ხაზური დუქტით წამში. ამიტომ, ვინდ-ტურბინაზე გამოყენებული ძალა იქნება იგივე, რაც ჰაერის კინეტიკური ენერგიის ცვლილება დუქტის შესასვლელიდან გამოსვლის კაპაციტეტზე.

ძალა განვიხილავთ როგორც ენერგიის ცვლილება წამში. ამიტომ, ეს გამოყენებული ძალა შეიძლება ჩაიწეროს როგორც,

რადგან ჰაერის m მასა გადის წამში, ჩვენ უწოდებთ ამ რაოდენობას ჰაერის მასის სიჩქარეს. თუ კარგად გავიფიქრებთ, ვერ შევხედავთ, რომ მასის სიჩქარე იქნება იგივე შესასვლელზე, გამოსვლის კაპაციტეტზე და ყველა სიჩქარეზე დუქტის ჯვარის გადაჭრის გარეშე. რადგან რამდენიმე რაოდენობის ჰაერი შედის დუქტში, ისევ ისეთი რაოდენობა გამოდის გამოსვლის კაპაციტეტიდან.
თუ Va, A და ρ არის ჰაერის სიჩქარე, დუქტის ჯვარის გადაჭრის ფართობი და ჰაერის სიმკვრივე შესაბამისად ტურბინის ლულუკებზე, მაშინ ჰაერის მასის სიჩქარე შეიძლება ჩაიწეროს როგორც

ახლა, ჩანაცვლებით m-ით ρVaA განტოლებაში (1), მივიღებთ,

რადგან ტურბინა ჩავთვალეთ დუქტის შუაში, ჰაერის სიჩქარე ტურბინის ლულუკებზე შეიძლება ჩაითვალოს შესასვლელი და გამოსვლის სიჩქარეების საშუალო სიჩქარე.

რათა მივიღოთ მაქსიმალური ძალა ჰაერიდან, ჩვენ უნდა განვსაზღვროთ განტოლება (3) V2-ის მიმართ და დავუტოვოთ ნული. ანუ,

ბეტსის კოეფიციენტი

ზემოთ მოცემული განტოლებიდან გამომდინარე, თეორიული მაქსიმალური ძალა, რომელიც გამოიყენება ჰაერიდან, არის მისი სრული კინეტიკური ძალის 0.5925 ნაწილი. ეს ნაწილი ცნობილია როგორც ბეტსის კოეფიციენტი. ეს გამოთვლილი ძალა ემთხვევა ვინდ-ტურბინის თეორიას, მაგრამ სარეალო მექანიკური ძალა, რომელიც გენერატორს მიემატება, ნაკლებია და ეს არის ხარისხების დაკარგვის გამო როტორის ბერინგების და ტურბინის აეროდინამიკური დიზაინის არაეფექტურობის გამო.

განტოლებიდან (4) გამომდინარე ცხადია, რომ გამოყენებული ძალა არის

1. პროპორციული ჰაერის სიმკვრივეს ρ-ს. როდესაც ჰაერის სიმკვრივე ზრდას იღებს, ტურბინის ძალა ასევე ზრდას იღებს.

2. პროპორციული ტურბინის ლულუკების დაფარვის ფართობს. თუ ლულუკის სიგრძე ზრდას იღებს, დაფარვის რადიუსი ასევე ზრდას იღებს, შესაბამისად ტურბინის ძალა ასევე ზრდას იღებს.

3. ტურბინის ძალა ასევე იცვლება ჰაერის სიჩქარესთან ერთად3 . ეს ნიშნავს, რომ თუ ჰაერის სიჩქარე ხარისხების მიხედვით იზრდება, ტურბინის ძალა ასევე ხარისხების მიხედვით იზრდება.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.