Die Windturbine von Darrieus ist ein Typ der vertikalen Achse-Windturbine (VAWT), die verwendet ist, um Elektrizität von der im Wind getragenen Energie zu erzeugen. Die Turbine besteht aus mehreren Tragflächen gewöhnlich — aber nicht immer — vertikal bestiegen auf einer rotierenden Welle oder Fachwerk. Dieses Design der Windturbine wurde von Georges Jean Marie Darrieus, einem französischen aeronautischen Ingenieur 1931 patentiert.

Der Typ Darrieus ist theoretisch genauso effizient wie der Propeller-Typ, wenn Windgeschwindigkeit unveränderlich ist, aber in der Praxis wird diese Leistungsfähigkeit wegen der physischen Betonungen und Beschränkungen selten begriffen, die durch ein praktisches Design und Windgeschwindigkeitsschwankung auferlegt sind. Es gibt auch Hauptschwierigkeiten, die Turbine von Darrieus vor äußersten Windbedingungen und im Bilden davon das Selbststarten zu schützen.

Etymologie

Das Namengeben dieser Geräte ist eine Verweisung auf drei große Könige Persiens am wahrscheinlichsten, alle haben "Darius" genannt, von den ersten historischen Verweisungen bis Stil-Windgeräte von Darrieus im persischen Gebiet des 9. Jahrhunderts von Seistan (jetzt der östliche Iran) führend.

Methode der Operation

In den ursprünglichen Versionen des Designs von Darrieus werden die Tragflächen eingeordnet, so dass sie symmetrisch sind und Nulltakelage-Winkel, d. h. den Winkel haben, dass die Tragflächen hinsichtlich der Struktur gesetzt werden, auf der sie bestiegen werden. Diese Einordnung ist ebenso wirksam, macht dir nichts aus der Richtung der Wind — im Gegensatz zum herkömmlichen Typ bläst, der rotieren gelassen werden muss, um in den Wind zu liegen.

Wenn der Rotor von Darrieus spinnt, kommen die Tragflächen durch die Luft in einem kreisförmigen Pfad voran. Hinsichtlich der Klinge wird dieser entgegenkommende Luftstrom Vektor-zum Wind hinzugefügt, so dass der resultierende Luftstrom einen unterschiedlichen kleinen positiven Winkel des Angriffs (AoA) zur Klinge schafft. Das erzeugt eine Nettokraft, die schief vorwärts entlang einer bestimmten 'Linie der Handlung' hinweist. Diese Kraft kann nach innen vorbei an der Turbinenachse in einer bestimmten Entfernung geplant werden, ein positives Drehmoment der Welle gebend, so ihm helfend, in der Richtung zu rotieren, in der es bereits reist. Die aerodynamischen Grundsätze, die den Rotor rotieren lassen, sind dazu in autogiros und normalen Hubschraubern in der Autofolge gleichwertig.

Da die Tragfläche den Rücken des Apparats, den Winkel von Angriffsänderungen zum entgegengesetzten Zeichen bewegt, aber die erzeugte Kraft ist noch schief in der Richtung auf die Folge, weil die Flügel symmetrisch sind, und der Takelage-Winkel Null ist. Der Rotor spinnt an einer Rate, die zum windspeed, und gewöhnlich oft schneller ohne Beziehung ist. Die Energie, die aus dem Drehmoment und der Geschwindigkeit entsteht, kann herausgezogen und in die nützliche Macht durch das Verwenden eines elektrischen Generators umgewandelt werden.

Das aeronautische Begriff-Heben und die Schinderei, sind genau genommen, Kräfte über und entlang dem sich nähernden Nettoverhältnisluftstrom beziehungsweise, so sind sie hier nicht nützlich. Wir wollen wirklich die tangentiale Kraft wissen, die die Klinge ringsherum und die radiale Kraft zieht, die gegen die Lager handelt.

Wenn der Rotor stationär ist, entsteht keine Nettorotationskraft, selbst wenn sich die Windgeschwindigkeit ziemlich hoch erhebt — muss der Rotor bereits spinnen, um Drehmoment zu erzeugen. So fängt das Design nicht normalerweise selbstan. Unter seltenen Bedingungen können Rotoren von Darrieus selbstanfangen, so ist eine Form der Bremse erforderlich, es, wenn angehalten, zu halten.

Ein Problem mit dem Design besteht darin, dass der Winkel von Angriffsänderungen als die Turbine spinnt, so erzeugt jede Klinge sein maximales Drehmoment an zwei Punkten auf seinem Zyklus (Vorderseite und Rücken der Turbine). Das führt zu einem sinusförmigen (pulsierenden) Macht-Zyklus, der Design kompliziert. Insbesondere fast alle Turbinen von Darrieus haben widerhallende Weisen, wo, mit einer besonderen Rotationsgeschwindigkeit, das Pulsieren an einer natürlichen Frequenz der Klingen ist, die sie veranlassen können (schließlich) zu brechen. Deshalb haben die meisten Turbinen von Darrieus mechanische Bremsen oder andere Geschwindigkeitskontrollgeräte, um die Turbine davon abzuhalten, mit diesen Geschwindigkeiten für jede lange Zeitspanne zu spinnen.

Ein anderes Problem entsteht, weil die Mehrheit der Masse des rotierenden Mechanismus an der Peripherie aber nicht am Mittelpunkt ist, wie es mit einem Propeller ist. Das führt zu sehr hohen Schleuderbetonungen auf dem Mechanismus, der stärker und schwerer sein muss als sonst, um ihnen zu widerstehen. Eine einheitliche Methode, um das zu minimieren, soll die Flügel in eine "Schneebesen"-Gestalt biegen (das wird eine "Troposkein"-Gestalt genannt, ist auf den Griechen für "die Gestalt eines gesponnenen Taues" zurückzuführen gewesen) solch, dass sie selbst das Unterstützen sind und solche schweren Unterstützungen und mountings nicht verlangen. Sieh. Abb. 1.

In dieser Konfiguration ist das Design von Darrieus theoretisch weniger teuer als ein herkömmlicher Typ, wie der grösste Teil der Betonung in den Klingen ist, die das Drehmoment gegen den Generator an der Unterseite von der Turbine ausfindig gemacht hat. Die einzigen Kräfte, die vertikal erwogen werden müssen, sind die Kompressionslast wegen der Klingen, die äußer (so beugen, versuchend, den Turm "zu drücken"), und die Windstärke, die versucht, die ganze Turbine umzuwehen, deren Hälfte dem Boden übersandt wird, und, dessen andere Hälfte mit Kerl-Leitungen leicht ausgeglichen werden kann.

Im Vergleich hat ein konventionelles Muster die ganze Kraft des Winds, der versucht, den Turm oben zu stoßen, wo das Hauptlager gelegen wird. Zusätzlich kann man nicht Kerl-Leitungen leicht verwenden, um diese Last auszugleichen, weil der Propeller sowohl oben als auch unter der Spitze des Turms spinnt. So verlangt das konventionelle Muster einen starken Turm, der drastisch mit der Größe des Propellers wächst. Moderne Designs können die meisten Turm-Lasten dieser variablen Geschwindigkeit und variablen Wurfs ersetzen.

Im gesamten Vergleich, während es einige Vorteile im Design von Darrieus gibt, gibt es noch viele Nachteile besonders mit größeren Maschinen in der MW Klasse. Das Darrieus Design verwendet viel teureres Material in Klingen, während der grösste Teil der Klinge zu nahe zum Boden ist, um jede Wirkleistung zu geben. Traditionelle Designs nehmen an, dass Flügel-Tipp mindestens 40 M vom Boden am niedrigsten Punkt ist, um Energieproduktion und Lebenszeit zu maximieren. Bis jetzt gibt es kein bekanntes Material (nicht sogar Kohlenstoff-Faser), der zyklischen Lastanforderungen entsprechen kann.

Giromills

1927 von Darrieus patentiert auch bedeckt praktisch jede mögliche Einordnung mit vertikalen Tragflächen. Einer der allgemeineren Typen ist das Design von Giromill oder H-bar, in dem die langen "Ei Schläger" Klingen des allgemeinen Designs von Darrieus durch gerade vertikale Klinge-Abteilungen ersetzt werden, die dem Hauptturm mit horizontalen Unterstützungen beigefügt sind.

Cycloturbines

Eine andere Schwankung von Giromill ist Cycloturbine, in dem jede Klinge bestiegen wird, so dass es um seine eigene vertikale Achse rotieren kann. Das erlaubt den Klingen, "aufgestellt" zu werden, so dass sie immer einen Winkel des Angriffs hinsichtlich des Winds haben. Der Hauptvorteil für dieses Design besteht darin, dass das erzeugte Drehmoment fast unveränderlich über einen ziemlich breiten Winkel bleibt, so hat Cycloturbine mit drei oder vier Klingen ein ziemlich unveränderliches Drehmoment. Über diese Reihe von Winkeln ist das Drehmoment selbst in der Nähe vom möglichen Maximum, bedeutend, dass das System auch mehr Macht erzeugt. Der Cycloturbine ist auch im Vorteil des Imstandeseins zu selbst Anfang, durch das Aufstellen der "in Windrichtung liegenden bewegenden" Klinge-Wohnung zum Wind, um Schinderei zu erzeugen und die Turbine anzufangen, die mit einer niedrigen Geschwindigkeit spinnt. Auf der Kehrseite ist der Klinge-Aufstellen-Mechanismus kompliziert und allgemein schwer, und eine Art Windrichtungssensor muss hinzugefügt werden, um die Klingen richtig aufzustellen.

Ein schematische von einem selbsttätigen Wurf-Regelsystem, das kein Windrichtungssystem verlangt, wird in der Abbildung 4 gezeigt.

Spiralenförmige Klingen

Die Klingen einer Turbine von Darrieus können in eine Spirale, z.B drei Klingen und eine spiralenförmige Drehung von 60 Graden gekantet werden, die den Wasserturbinen von Gorlov ähnlich sind. Da der Wind jede Klinge ringsherum sowohl auf den Leeseiten windwärts der Turbine zieht, breitet diese Eigenschaft das Drehmoment gleichmäßig über die komplette Revolution aus, so zerstörende Herzschläge verhindernd. Dieses Design wird von Turby, Energie von Urban Green und Ruhigen Revolutionsmarken der Windturbine verwendet.

Links

• Bibliografie von VAWT-verwandten Papieren
• Drei Wurf-Regelsysteme für vertikale Achse-Windturbinen verglichen - L. Lazauskas
• Experimentelle Überprüfung eines mathematischen Modells für das Voraussagen der Leistung eines selbsttätigen variablen Wurfs vertikale Achse-Windturbinen - B.K. Kirke und L. Lazauskas
• Video großen Darrieus in Colorado, das fliegt
• Amerikanische offene 1,835,018
• Cranfield Universitätspresseinformation auf der Windturbine der vertikalen Achse der neuartigen Konfiguration für die Auslandsgeneration
• Kurze Einführung in die Theorie von Windturbinen von Darrieus