Aërodynamische Tabel Generator

ECN-C--01-077

Aërodynamische Tabel Generator Handleiding E.T.G. Bot

Augustus 2001

Aërodynamische Tabel Generator

Verantwoording Dit rapport is de gebruikershandleiding van het computerprogramma “Aërodynamische Tabel Generator”. De ontwikkeling van dit programma is gesponsord door NOVEM (contractnummer: 224.720-9702).

Samenvatting Dit rapport is de gebruikershandleiding van het computerprogramma “Aërodynamische Tabel Generator” (ATG). Met ATG kunnen snel aërodynamische coëfficiënten (lift, weerstand en moment) voor windturbinebladen worden bepaald. De coëfficiënten worden in tabelvorm opgeslagen in een bestand dat vervolgens als invoerbestand gebruikt kan worden voor ontwerpprogramma’s die gebruik maken van Blad-Element-Impuls theorie. Voor de bepaling van deze coëfficiënten maakt het programma gebruik van een vaste database. Deze database bevat coördinaten van veel voor windturbines toegepaste geometrieën (bladsectie-profielen) en bestanden met gemeten aërodynamische coëfficiënten. De coëfficiënten zijn onder verschillende condities gemeten waardoor er per geometrie meerdere bestanden bestaan. De gebruiker kan een eigen geometrie en condities invoeren, waarna het programma door middel van interpolatie, extrapolatie of een eenvoudig model de coëfficiënten uit de database aanpast aan de ingevoerde geometrie en condities. Het programma draait onder Windows 95/98/ME/NT/2000. Deze gebruikershandleiding wordt in PDF-formaat meegeleverd.

Keywords Aërodynamische coëfficiënten, Windturbinebladen

ii

ECN-C--01-077

INHOUDSOPGAVE 1

Inleiding

1

2

Installatie ATG

3

2.1

Minimale systeemeisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

2.2

Installatieprocedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

2.3

Verwijderen van ATG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

3

Werken met ATG

5

3.1

Standaard ATG-sessie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

3.2

ATG starten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

3.3

Het hoofdvenster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

3.4

De grafische weergave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

3.5

Een geometriebestand openen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

3.6

Condities invoeren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.7

Gebruik van de calculator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3.8

Gebruik van de database . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.9

Coëfficiënten berekenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.10 Resultaten opslaan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 4

Uitgewerkt voorbeeld

15

A Voorbeeld van een geometriebestand

19

Referenties

21

ECN-C--01-077

iii


iv

ECN-C--01-077

1

INLEIDING

De “Aërodynamische Tabel Generator” is een computerprogramma waarmee snel aërodynamische coëfficiënten (lift, weerstand en moment) voor windturbinebladen kunnen worden bepaald. De coëfficiënten worden in tabelvorm opgeslagen in een bestand dat vervolgens als invoerbestand gebruikt kan worden voor ontwerpprogramma’s die gebruik maken van BladElement-Impuls theorie. Voorbeelden van deze programma’s zijn PHATAS IV [3] voor ontwerp en analyse van windturbines en BLADOPT [2] voor optimalisatie van rotorbladen. Voor de bepaling van deze coëfficiënten maakt het programma gebruik van een vaste database. Deze database bevat coördinaten van veel voor windturbines toegepaste geometrieën (bladsectie-profielen) en bestanden met gemeten aërodynamische coëfficiënten. De coëfficiënten zijn onder verschillende condities gemeten waardoor er per geometrie meerdere bestanden bestaan. De condities worden gekwalificeerd met het kengetal van Reynolds, de slankheid en de toestand van het profieloppervlak, uitgedrukt in “schoon”, “ruwheid” of “zigzag tape”. Tabel 1 geeft een overzicht van alle in de database aanwezige geometrieën en gemeten coëfficiënten. Een ATG-sessie start met de opening van een geometriebestand. Dit kan één van de geometriebestanden uit de database zijn maar mag ook een zelfgemaakt bestand zijn. ATG zoekt vervolgens in de database naar de meest overeenkomende geometrie. Bij deze geometrie zijn in de database voor een aantal condities tabellen met gemeten aërodynamische coëfficiënten beschikbaar. Uit deze tabellen kiest ATG die tabel waarvoor de condities het meest overeenkomen met de door de gebuiker opgegeven condities. Vervolgens wordt de tabel aangepast aan de werkelijke geometrie en condities die de gebruiker heeft opgegeven. Deze aanpassingen hebben betrekking op de maximale dikte en welving van de geometrie en op het kengetal van Reynolds. Voor elk van deze drie kenmerken kiest ATG een extra tabel uit de database die alleen op dat ene kenmerk verschilt van de eerste tabel. Door middel van interpolatie tussen deze twee tabellen vindt vervolgens de aanpassing plaats. Indien ATG voor een bepaald kenmerk geen geschikte tabel voor interpolatie kan vinden wordt (in beperkte mate) extrapolatie toegepast. Deze extrapolatie wordt zodanig uitgevoerd dat stochastische meetfouten niet worden versterkt en de aërodynamische curves fysisch aannemelijk blijven. Indien ook voor extrapolatie geen geschikte referentie bestaat wordt gebruik gemaakt van een model. Zo’n model beschrijft voor een bepaald kenmerk de gemiddelde relatie (voor de gehele database) tussen de aërodynamische coëfficiënten en het kenmerk. Indien gewenst kunnen de – al dan niet aangepaste – gemeten coëfficiënten worden uitgebreid naar het volledige invalshoekbereik van -180 tot +180◦ . Hiervoor bevinden zich in ATG enkele modellen die ontwikkeld zijn voor het computerprogramma STC [4].

ECN-C--01-077

1


Tabel 1: Inhoud van de database Geometrie

Reynolds kengetal (in miljoenen) schoon

ruwheid

zigzag tape

DU-91W2-250

1; 2; 3

-

3

DU-93W-210

1; 1.5; 2

-

1.5; 2; 3

DU-95W-180

1; 2; 3

-

2; 3

DU-96W-180

1; 2

-

1; 2

DU-97W-300

1; 2; 3

-

1; 2

FX-84W-175

1; 2

-

-

FX-84W-218

1; 1.5

-

-

LS1-0417

-

2.1; 4.3; 6.3

-

LS1-0417MOD

2; 4

2; 4

-

NACA-4412

3; 6

6

-

NACA-4415

3; 6

6

-

NACA-4418

3; 6

6

-

NACA-4421

3; 6

6

-

NACA-4424

3; 6

6

-

NACA-63212

3; 6

6

-

NACA-63215

3; 6

6

-

NACA-63218

3; 6

-

-

NACA-63221

3; 6

6

-

NACA-63212

3; 6

6

-

NACA-63415

3; 6

6

-

NACA-63418

3; 6

6

-

NACA-63421

3; 6

6

-

NACA-63615

3; 6

6

-

NACA-63618

3; 6

6

-

NACA-64215

3; 6

6

-

NACA-64218

3; 6

6

-

NACA-64415

3; 6

6

-

NACA-64418

3; 6

6

-

NACA-64618

3; 6

6

-

NLF-0416

3; 4; 6

6

-

2

ECN-C--01-077

2

INSTALLATIE ATG

2.1

Minimale systeemeisen

Om ATG te kunnen gebruiken is het volgende minimaal benodigd: • computer met Pentium processor, • 15 MB vrije schijfruimte, • 32 MB RAM, • Windows 95/98/ME/NT/2000 besturingssysteem, • VGA-kaart, • CD-ROM speler.

2.2

Installatieprocedure

Om ATG te installeren, plaats de cd-rom met label “ATG 2.0” in de cd-rom speler en doe het volgende: 1. Dubbelklik op het pictogram Deze computer (My Computer). 2. Lokaliseer het installatiepictogram

Setup.exe op de cd-rom en dubbelklik hierop.

3. Volg de aanwijzingen op het scherm.

2.3

Verwijderen van ATG

Doe het volgende om de installatie van ATG ongedaan te maken: 1. Klik op de Start-knop op de taakbalk en selecteer Instellingen (Settings) Paneel (Control Panel). 2. Dubbelklik op het pictogram

I

Controle

Software (Add/Remove Programs).

3. Selecteer ATG in de lijst met geïnstalleerde programma’s en klik op Toevoegen/Verwijderen (Add/Remove). 4. Volg de aanwijzingen op het scherm.

ECN-C--01-077

3

4

ECN-C--01-077

3

WERKEN MET ATG

3.1

Standaard ATG-sessie

In deze paragraaf wordt beschreven hoe een standaard ATG-sessie wordt doorlopen. In de hiernavolgende paragrafen worden de verschillende stappen van zo’n sessie in meer detail uitgelegd. Een volledig uitgewerkt voorbeeld is beschreven in het volgende hoofdstuk. Een standaard ATG-sessie bestaat uit de volgende acht stappen: 1. Start ATG (zie paragraaf 3.2). 2. Open een geometriebestand (zie paragraaf 3.5). Dit kan een bestand uit de database zijn maar mag ook een zelfgemaakt bestand zijn. 3. Voer de condities in (kengetal van Reynolds, slankheid en de toestand van het profieloppervlak, zie paragraaf 3.6). 4. Vergelijk de ingevoerde geometrie en condities met die van de referentie. Deze mogen niet te veel van elkaar verschillen. De geometrische verschillen zijn het beste te beoordelen via de grafische weergave (zie paragraaf 3.4). Kies indien nodig een andere referentie uit de database (zie paragraaf 3.8). 5. Bereken de aërodynamische coëfficiënten (zie paragraaf 3.3) en beoordeel het resultaat via de grafische weergave (zie paragraaf 3.4). 6. Breid eventueel de coëfficiënten uit naar het volledige invalshoekbereik (d.w.z. naar -180◦ . . . +180◦ , zie paragraaf 3.3). 7. Sla de resultaten op in een bestand (zie paragraaf 3.10). 8. Sluit ATG af. In de volgende paragrafen worden de bovenstaande stappen uigebreid behandeld.

3.2

ATG starten

ATG kan gestart worden vanuit het startmenu van Windows: Klik op de Start-knop op de taakbalk van Windows en kies Programma’s (Programs) dynamische Tabel Generator I ATG. Als ATG gestart is wordt het hoofdvenster geopend, zie paragraaf 3.3.

I

Aëro-

Een andere manier om ATG te starten is door op (een snelkoppeling van) het programmapictogram ATG2.exe te dubbelklikken.

3.3

Het hoofdvenster

Het hoofdvenster van ATG bevat vier velden, een menubalk en drie knoppen (zie figuur 1). In het veld Gebruikersgeometrie (linksboven) kan een geometriebestand geopend worden en ECN-C--01-077

5

Aërodynamische Tabel Generator worden enkele gegevens van het geopende bestand weergegeven. In het veld gebruikerscondities (linksonder) kunnen het kengetal van Reynolds en de slankheid worden ingevoerd of berekend met behulp van de calculator. Daarnaast kan worden opgegeven of het blad schoon is of voorzien van een bepaalde standaard ruwheid of zigzag-tape. Het gebruik van de laatste twee mogelijkheden is alleen zinvol indien de positie en vorm van de aangebrachte ruwheid of zigzag-tape in hoge mate overeenkomt met het databasebestand dat als referentie wordt gebruikt.

Figuur 1: Het hoofdvenster van ATG

De twee velden aan de rechter kant van het hoofdvenster (Referentiegeometrie en Referentiecondities) komen deels overeen met de linker velden, en tonen gegevens van het databasebestand dat dienst doet als referentie voor de berekening van de aërodynamische coëfficiënten. Hieronder volgt een korte omschrijving van de knoppen, pictogrammen en de menuopdrachten van het hoofdvenster. Open Geometriebestand Opent het dialoogvenster Geometriebestand openen Open Database Opent het dialoogvenster Database Calculator Opent het dialoogvenster Calculator 6

ECN-C--01-077

3

WERKEN MET ATG

Start de berekening waarmee de coëfficiënten van het databasebestand worden aangepast aan de gebruikersgeometrie en -condities

Start de berekening waarmee de aangepaste coëfficiënten worden uitgebreid naar het volledige invalshoekbereik (-180◦ . . . +180◦ )

Opent het dialoogvenster Resultaten opslaan Opdrachten van het menu Bestand: Openen. . . Opent het dialoogvenster Geometriebestand openen Einde Sluit ATG af Opdrachten van het menu Opties: Database. . . Opent het dialoogvenster Database Calculator. . . Opent het dialoogvenster Calculator Grafieken Opent of sluit het grafiekenvenster Opdrachten van het menu Help: Gebruikershandleiding. . . Opent deze gebruikershandleiding (alleen als Acrobat Reader is geïnstalleerd) Informatie over ATG. . . Opent het dialoogvenster Info ATG

3.4

De grafische weergave

Met de grafische weergave van ATG is het mogelijk de geometrie en de coëfficiënten van zowel de actuele data (gebruikersgeometrie en -condities) als de referentiedata (uit de database) grafisch weer te geven. Het scherm van de grafische weergave kan worden geopend via menu Opties I Grafieken of door op [F5] te drukken. Bij het openen worden standaard alle vensters (Geometrie, Lift, Weerstand en Moment) geopend. In de titelbalken van de vensters wordt de bestandsnaam (zonder extensie) van de gebruikersgeometrie genoemd. Met de knoppenbalk, de formaatknoppen op de vensters en de menuopdrachten kan de weergave en inhoud van het scherm worden ingesteld. Indien de afmetingen van een venster met de muis worden gewijzigd schaalt de grafiek niet mee. De schaling van een grafiek kan worden gecorrigeerd door met de linker muisknop binnen de grafiek te klikken. De opmaak van een grafiek zelf kan gewijzigd worden door met de rechter muisknop op de grafiek te klikken. Hiermee wordt het dialoogvenster van Olectra Chart geopend (zie figuur 2), waarmee de weergave van de grafieken kan worden ingesteld. Via de knop Help kan het helpbestand van Olectra Chart geraadpleegd worden. Hieronder volgt een korte omschrijving van de functie van de knoppen en opdrachten van de grafische weergave. Hoofdvenster Activeert het hoofdvenster ECN-C--01-077

7


Figuur 2: Het dialoogvenster van Olectra Chart

Toon (Verberg) geometrie Opent of sluit het venster Geometrie Toon (Verberg) lift Opent of sluit het venster Lift Toon (Verberg) weerstand Opent of sluit het venster Weerstand Toon (Verberg) moment Opent of sluit het venster Moment Vensters trapsgewijs Stapelt geopende vensters trapsgewijs op elkaar, zodanig dat de titelbalken zichtbaar blijven Vensters naast elkaar Plaatst geopende vensters naast elkaar (bij meer dan drie vensters zowel naast als onder elkaar), waarbij het gehele scherm benut wordt Vensters onder elkaar Plaatst geopende vensters onder elkaar (bij meer dan drie vensters zowel onder als naast elkaar), waarbij het gehele scherm benut wordt 8

ECN-C--01-077

3

WERKEN MET ATG

Gebruikershandleiding Opent deze gebruikershandleiding (alleen als Acrobat Reader is geïnstalleerd)

Opdrachten van het menu Beeld: Geometrie Opent of sluit het venster Geometrie Lift Opent of sluit het venster Lift Weerstand Opent of sluit het venster Weerstand Moment Opent of sluit het venster Moment Alles tonen Opent alle vensters Alles verbergen Sluit alle vensters Hoofdvenster. . . Activeert het hoofdvenster Sluiten Sluit de grafische weergave Opdrachten van het menu Venster: Trapsgewijs Stapelt geopende vensters trapsgewijs op elkaar, (titelbalken zichtbaar) Naast elkaar Plaatst geopende vensters naast elkaar (scherm uitvullend) Onder elkaar Plaatst geopende vensters onder elkaar (scherm uitvullend)

3.5

Een geometriebestand openen

Een geometriebestand is een textbestand in ASCII-formaat. Ergens binnen dit bestand bevindt zich een tekstblok dat bestaat uit twee kolommen met de geometriecoördinaten (x, y). Dit blok moet worden voorafgegaan door de regel en eindigen met de regel . De x en y-coördinaten worden gescheiden door een of meer spaties en beschrijven precies één continue omloopbeweging. Het aantal coördinaten mag niet kleiner dan 50 of groter dan 1000 zijn. Een voorbeeld van een geometriebestand is te vinden in Appendix A.

Het openen van een geometriebestand openen gaat als volgt: 1. Open het dialoogvenster Geometriebestand openen • door op het pictogram Open Geometriebestand • via menu Bestand

I

te klikken, of

Openen. . . , of

• door op [Ctrl]+[O] te drukken. Bij de eerste keer openen van het dialoogvenster wordt de folder Geo weergegeven. Deze folder bevat alle geometrieën die zich ook in de database bevinden (zie figuur 3). 2. Indien u een eigen geometriebestand heeft, selecteer het station en dubbelklik op de folder waarin dit bestand zich bevindt. Wijzig indien nodig het bestandstype in ‘alle bestanden (*.*)’. Onderaan het dialoogvenster bevindt zich een statusbalk. Zolang er nog geen bestand geselecteerd is, toont deze balk het aantal bestanden in de geselecteerde folder dat aan ECN-C--01-077

9


Figuur 3: Het dialoogenster Geometriebestand openen

het opgegeven bestandstype voldoet. Indien er wel een bestand is geselecteerd geeft de balk informatie over dit bestand. 3. Selecteer een geometriebestand. 4. Indien het geselecteerde bestand een geometriebestand is, klik op Geometrie tonen om de geometrie te bekijken of klik op Openen of druk op [Enter] om het bestand te openen. Na het openen van een geometriebestand wordt de geometrie vergeleken met alle geometrieën uit de database. De geometrie uit de database die het minst van de geselecteerde geometrie afwijkt wordt als referentie gekozen. De statusbalk toont de vorderingen gedurende deze actie.

3.6

Condities invoeren

De condities die moeten worden ingevoerd zijn het kengetal van Reynolds Re, de slankheid A en de gesteldheid van het profieloppervlak. Het kengetal van Reynolds is als volgt gedefinieerd: Re =

ρU c µ

waarin c de koorde van de bladsectie, U de gemiddelde windsnelheid en ρ en µ respectievelijk de lucht-dichtheid en -viscositeit zijn. De slankheid wordt berekend volgens: A=

L c

waarin L en c respectievelijk de lengte en gemiddelde koorde van het blad zijn. De bladlengte is hierbij gedefinieerd als de afstand tussen de tip en het punt waar de koorde maximaal is. De 10

ECN-C--01-077

3

WERKEN MET ATG

gemiddelde koorde wordt over ditzelfde gebied berekend: Z rtip 1 c= c dr rtip − rcmax rcmax Alle referentiebestanden bevatten data voor een twee-dimensionale stroming (2D), d.w.z. voor bladen met een oneindige slankheid. Omdat het effect van slankheid op een windturbineblad door Blad-Element-Impuls theorie al impliciet in rekening wordt gebracht, hebben ontwerpprogramma’s die van deze theorie gebruik maken 2D-coëfficiënten nodig. Aangezien ATG voor dergelijke programma’s bedoeld is wordt het effect van slankheid alleen in rekening gebracht voor grote invalshoeken (|α| > 30◦ ), en alleen mits de ingevoerde slankheid niet oneindig is. Voor de gesteldheid van het profieloppervlak is er keuze uit drie opties: • Schoon • Ruwheid1 • Zigzag-tape2 . Deze opties kunnen alleen gekozen worden als er in de database bestanden met onder dergelijke omstandigheden gemeten data voorhanden zijn voor de geselecteerde referentiegeometrie. Het gebruik van de laatste twee opties is alleen zinvol indien de positie en vorm van de aangebrachte ruwheid of zigzag-tape in hoge mate overeenkomt met het databasebestand dat als referentie wordt gebruikt.

3.7

Gebruik van de calculator

Voor het berekenen van het kengetal van Reynolds en de slankheid kan gebruik gemaakt worden van de calculator. Voorwaarde is, dat dan bepaalde gegevens van de windturbine (rotortoerental, gemiddelde bladkoorde, nominale windsnelheid, atmosfeer, enz.) wel bekend zijn. Het dialoogvenster Calculator kan worden geopend door op het pictogram Calculator klikken, of via menu Opties

I

te

Calculator.

Het dialoogvenster Calculator bevat de volgende invoervelden (zie figuur 4): • Bladsectie. Hierin worden de radiale positie en koorde ingevuld van de bladsectie waarvoor de aërodynamische coëfficiënten moeten worden berekend. • Rotor. Hierin worden de rotorsnelheid (aantal omwentelingen per minuut), de bladlengte en de gemiddelde koorde van het blad opgegeven. De laatste twee variabelen worden alleen voor de berekening van de slankheid gebruikt (zie paragraaf 3.6). • Wind (op naafhoogte). Hierin worden de gemiddelde waarden van de windsnelheid, luchtdruk en temperatuur ingevuld. Deze gegevens worden gebruikt voor de berekening van het kengetal van Reynolds (zie paragraaf 3.6). Bij de opening zijn altijd de laatst gebruikte waarden ingevuld (ook als ATG tussentijds is afgesloten). Met de knop Standaard waarden kunnen de door ATG aangenomen standaard waarden worden opgeroepen. Deze waarden worden o.a. gebruikt voor het uitgewerkte voorbeeld in hoofdstuk 4. 1

Bij NACA profielen is de ruwheid aangebracht volgens de definitie van de zogenaamde Standaard ruwheid (zie Abbott and Von Doenhoff [1]), waarbij 5 tot 10% van het oppervlak tussen 0 en 8% koorde aan beide zijden is bedekt met korrels van 0,28 mm doorsnede. Bij LS en NLF profielen is de ruwheid op 7,5% of 8% koorde aangebracht. 2 Tapedikte = 0,35 mm; positie = zuigzijde op 5% koorde)

ECN-C--01-077

11


Figuur 4: Het dialoogvenster Calculator voor de berekening van het Reynoldsgetal en de slankheid

3.8

Gebruik van de database

Indien er een geometriebestand geopend is, heeft ATG een bestand met aërodynamische coëfficiënten uit de database geopend die als referentie dienst doet voor de berekening van de definitieve coëfficiënten. Van alle bestanden in de database kiest ATG automatisch dát bestand dat het meest overeenkomt met de ingevoerde condities en het geometriebestand dat de gebruiker heeft geopend. Het zal daarom alleen in bijzondere gevallen wenselijk zijn een ander bestand als referentie te kiezen. Om een bestand uit de database te openen en als referentie te gebruiken doet u het volgende: 1. Open het dialoogvenster Database • door op het pictogram Open Database • via menu Opties

I

te klikken, of

Database. . . .

Het dialoogvenster Database wordt geopend met de gegevens van het door ATG geselecteerde bestand (zie figuur 5). De lijst Profielfamilie bevat de namen van alle in de database aanwezige profielen. De lijst Dikte toont alle profieldikten van de geselecteerde profielfamilie die zich in de database bevinden. De lijst Reynolds kengetal – Profieloppervlak toont alle condities van de bestanden in de database, behorende bij de geselecteerde profielfamilie en dikte. 12

ECN-C--01-077

3

WERKEN MET ATG

Figuur 5: Het dialoogvenster Database

2. Selecteer de gewenste profielnaam, de profieldikte en condities. 3. Klik eventueel op Geometrie tonen om de geometrievorm van de geselecteerde profielfamilie en dikte te bekijken. Eventueel kan met Annuleren de database worden gesloten waarbij de oude referentie blijft behouden. 4. Klik op Openen om het geselecteerde bestand als referentie te gebruiken.

3.9

Coëfficiënten berekenen

Zodra er een geometriebestand geopend is, heeft ATG een referentiebestand met aërodynamische coëfficiënten geopend. Met de knop Berekenen worden deze coëfficiënten aangepast aan de geometrie uit het geometriebestand en de condities die door de gebruiker zijn opgegeven. Omdat het referentiebestand een beperkt invalshoekbereik heeft (meestal tussen ca. -15◦ en +20◦ is ook het invalshoekbereik van de aangepaste coëfficiënten beperkt. Indien gewenst kan het invalshoekbereik volledig (-180◦ . . . +180◦ ) gemaakt worden door op de knop Uitbreiden (±180◦ ) te klikken.

3.10

Resultaten opslaan

Wanneer de aërodynamische coëfficiënten berekend zijn, kunnen ze opgeslagen worden in een bestand. Open hiertoe het dialoogvenster Resultaten opslaan • door op de knop Opslaan te klikken, of • via menu Bestand

I

Opslaan. . . , of

• door op [Ctrl]+[S] te drukken. Bij de opening van het dialoogvenster is bij Bestandsnaam de naam ingevuld van het geopende geometriebestand, maar dan met de extensie ‘.con’ (zie figuur 6). Indien gewenst kunnen de naam en locatie van het bestand gewijzigd worden. Wanneer de coëfficiënten voor het volledige invalshoekbereik (-180◦ . . . +180◦ ) zijn berekend kan voor het formaat een keuze gemaakt worden uit: ECN-C--01-077

13


Figuur 6: Het dialoogvenster Resultaten opslaan

• PHATAS IV (148 regels) • BLADOPT (128 regels) • ATG (1444 regels). De coëfficiënten worden in vier kolommen (invalshoek, lift, weerstand en moment) opgeslagen. Het verschil tussen de gekozen formaten betreft alleen het aantal regels waaruit deze kolommen bestaan. Indien de coëfficiënten niet zijn uitgebreid naar het volledige invalshoekbereik kan er geen formaat gekozen worden. In dat geval is het aantal regels gelijk aan dat van het referentiebestand. Het bestand wordt opgeslagen door op OK te klikken.

14

ECN-C--01-077

4

UITGEWERKT VOORBEELD

In dit hoofdstuk wordt een voorbeeld beschreven dat o.a. gebruikt kan worden om de werking van het programma te testen. Aangenomen wordt dat het bestand ‘. . . \Geo\ATGtest.geo’ sinds de installatie ongewijzigd is.

• Start ATG. • Open het geometriebestand ‘ATGtest.geo’: - Klik op het pictogram Open Geometriebestand - Selecteer ‘ATGtest.geo’ en klik op Openen. ATG heeft nu als referentiegeometrie ‘NACA 64618’ gekozen, zie figuur 7. • Open de calculator door op het pictogram Calculator

te klikken.

• Klik op Standaard waarden. • Klik op Berekenen. • Klik op Overnemen. Figuur 8 toont het hoofdvenster zoals dat er op dit moment uit zou moeten zien (met als gebruikerscondities een Reynolds kengetal van 4204329 en een slankheid van 17,5.

Figuur 7: Het grafiekenvenster met de gebruikersgeometrie ATGtest.geo en de referentiegeometrie NACA 64618

ECN-C--01-077

15


Figuur 8: Het hoofdvenster nadat de geometrie ATGtest.geo is geopend en de resultaten van de calculator met standaard waarden zijn gebruikt

• Klik op Berekenen. De gemeten coëfficiënten van de ‘NACA 64618’ voor Re = 3000000 zijn nu aangepast aan de geometrie ‘ATGtestgeo.geo’ met RE = 4204329. De resultaten zien er grafisch uit als in figuur 9. • Klik op Uitbreiden (±180◦ ). De aangepaste coëfficiënten zijn nu uitgebreid naar het volledige invalshoekbereik voor een slankheid van 17,5. De resultaten zien er grafisch uit als in figuur 10.

16

ECN-C--01-077

4

UITGEWERKT VOORBEELD

Figuur 9: Het grafiekenvenster met aërodynamische coëfficiënten voor ATGtest.geo over een invalshoekbereik dat gelijk is aan die van de referentie (NACA 64618) met Re = 4204329

ECN-C--01-077

17


Figuur 10: Het grafiekenvenster met aërodynamische coëfficiënten over een volledig invalshoekbereik voor ATGtest.geo met Re = 4204329

18

ECN-C--01-077

A

VOORBEELD VAN EEN GEOMETRIEBESTAND

Dit is een voorbeeld van een geometriebestand voor ATG. Een geometriebestand voor ATG bestaat uit ASCII-tekst en mag een willekeurig aantal commentaarregels bevatten. De geometrie is vastgelegd in een blok van minimaal 50 regels (maximaal 1000). Dit blok wordt voorafgegaan door de tekst en gevolgd door de tekst , beide in een aparte regel. Binnen dit blok staat per regel een x- en y-coördinaat van de geometrie, gescheiden door één of meer spaties, en zodanig dat opeenvolgende regels een continue omloopbeweging van de contour beschrijven. Afmetingen en oriëntatie zijn niet van invloed. 1.000 0.0039 0.960 0.0092 0.920 0.0156 0.880 0.0229 0.840 0.0310 0.800 0.0396 0.760 0.0485 0.720 0.0575 0.680 0.0664 0.640 0.0751 0.600 0.0833 0.560 0.0908 0.520 0.0974 0.480 0.1030 0.440 0.1072 0.400 0.1100 0.360 0.1112 0.320 0.1104 0.280 0.1075 0.240 0.1024 0.200 0.0948 0.156 0.0845 0.115 0.0714 0.070 0.0556 0.027 0.0356 0.000 0.0063 0.019 -0.0219 0.062 -0.0427 0.115 -0.0539 0.160 -0.0625 0.200 -0.0686 0.240 -0.0726 0.280 -0.0745 0.320 -0.0747 ECN-C--01-077

19

Aërodynamische Tabel Generator 0.360 -0.0733 0.400 -0.0705 0.440 -0.0665 0.480 -0.0615 0.520 -0.0557 0.560 -0.0494 0.600 -0.0426 0.640 -0.0357 0.680 -0.0289 0.720 -0.0222 0.760 -0.0160 0.800 -0.0104 0.840 -0.0057 0.880 -0.0020 0.920 0.0005 0.960 0.0015 1.000 0.0009

20

ECN-C--01-077

REFERENTIES [1] Abbott I.H. , and A.E. von Doenhoff: Theory of Wing Sections, Dover Publ., New York, 1959. [2] Bulder B.H., S.A.M. Barhorst, J.G. Schepers, and F. Hagg: Theory and user Manual BLADOPT, ECN–C- 01-011, Petten, February 2001 [3] Lindenburg C., and T. Hegberg: PHATAS-IV USER’S MANUAL, ECN–C- 99-093, Petten, June 2000 [4] Lindenburg C.: STALL COEFFICIENTS: Aerodynamic Airfoil Coefficients at Large Angles of Attack , ECN-Wind Memo-00-031, Petten, December 2000

ECN-C--01-077

21

Datum:

Augustus 2001 Rapportnummer: ECN-C--01-077 Aërodynamische Tabel Generator Handleiding E.T.G. Bot NOVEM 7.4273 224.720-9702 TWIN

Titel Subtitel Auteur(s) Opdrachtgever(s) ECN project nummer Opdrachtgever(s)project nummer Programma Samenvatting Dit rapport is de gebruikershandleiding van het computerprogramma “Aërodynamische Tabel Generator” (ATG). Met ATG kunnen snel aërodynamische coëfficiënten (lift, weerstand en moment) voor windturbinebladen worden bepaald. De coëfficiënten worden in tabelvorm opgeslagen in een bestand dat vervolgens als invoerbestand gebruikt kan worden voor ontwerpprogramma’s die gebruik maken van Blad-Element-Impuls theorie. Voor de bepaling van deze coëfficiënten maakt het programma gebruik van een vaste database. Deze database bevat coördinaten van veel voor windturbines toegepaste geometrieën (bladsectie-profielen) en bestanden met gemeten aërodynamische coëfficiënten. De coëfficiënten zijn onder verschillende condities gemeten waardoor er per geometrie meerdere bestanden bestaan. De gebruiker kan een eigen geometrie en condities invoeren, waarna het programma door middel van interpolatie, extrapolatie of een eenvoudig model de coëfficiënten uit de database aanpast aan de ingevoerde geometrie en condities. Het programma draait onder Windows 95/98/ME/NT/2000. PDF-formaat meegeleverd. Keywords Autorisatie Gecontroleerd Goedgekeurd Autorisatie

Deze gebruikershandleiding wordt in

Aërodynamische coëfficiënten, Windturbinebladen Naam Handtekening T. Hegberg J.G. Schepers H.J.M. Beurskens

Datum

Aërodynamische Tabel Generator

Recommend Documents