Pourquoi mon résultat montre-t-il «plus de pales sur turbine = plus de tours / minute»?

J'ai placé un ventilateur de refroidissement normal à 45 cm d'un petit générateur à turbine. J'ai eu 3 turbines, une avec 4 pales, 8 pales et 12 pales.

Celui avec 12 pales tournait toujours le plus rapidement, même après avoir changé les variables possibles telles que la hauteur ou la distance du ventilateur.

J'ai fait des recherches et apparemment les turbines avec un nombre plus élevé d'aubes tournent plus lentement.

Alors, pourquoi mon expérience a-t-elle montré que plus d'aubes sur une turbine donnaient plus de tours / minute? Des idées?

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— Mohdak
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Je ne sais pas pourquoi vous vous attendez à quelque chose de différent. Tant que chaque pale génère plus de couple que de traînée, plus de pales impliquent plus de couple et plus de couple implique des régimes plus élevés.

— Dave Tweed

Mais j'ai fait beaucoup de recherches et plus le nombre de lames est élevé, plus vous aurez de la solidité. Ce qui signifie plus de couple, mais moins de vitesse et moins d'efficacité.

— Mohdak

Peut-être que l’unité à 12 pales a le système de roulement le moins frottant? Peut-être que les pales des différentes turbines ont des pas différents? Sans en savoir plus, il est difficile de proposer une raison.

— Carl Witthoft

Sans quelques dessins ou images du montage complet, il est impossible de deviner quels résultats vous "auriez" dû obtenir. Nous n'avons aucune idée si vos éoliennes sont similaires à celles où "apparemment, les éoliennes avec un plus grand nombre d'aubes tournent plus lentement" ou pas. Par définition, les résultats que vous réellement got sont les résultats corrects pour votre configuration expérimentale, mais la conception de votre expérience peut être différente de celle que vous tentiez de mesurer.

— alephzero

Pouvez-vous ajouter des données et un diagramme de votre configuration pour les tests?

— Diesel

Dans ce qui suit, je suppose que la seule chose qui a changé est le nombre d'aubes de vos turbines d'essai. Ainsi, tous les autres paramètres de vos turbines tels que la zone de permutation, la géométrie des aubes, la hauteur, le générateur, etc. resteront constants.

Les pales des éoliennes utilisent le même principe aérodynamique que les ailes d’avion: en générant une différence de pression des deux côtés, on provoque une portance. Comme les pales sont forcées de se déplacer sur une trajectoire circulaire, la portance est transformée en couple. Par conséquent, en incrémentant le nombre de pales, on augmente également le couple $ M $ et la puissance $ P $ depuis: $$ P = 2 \ pi n M \ quad, $$ où $ n $ indique le nombre de révolutions. Comme indiqué dans les commentaires ci-dessus, plus une éolienne a de pales, moins son efficacité est grande, mais cela peut être négligé pour un petit nombre de pales.

La résistance des turbines modèles (la seule différence étant le nombre d'aubes) ne fera qu'augmenter avec l'augmentation des révolutions jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint, ce qui explique l'augmentation des révolutions observée.

La même chose s'applique pour réal éoliennes. Cependant, pour les éoliennes, il peut être avantageux de maintenir son nombre de tours constant ou même de le réduire, car les fréquences d’excitation leur sont couplées par $$ f_ {1P} = n \ qquad \ text {et} \ qquad f_ {3P} = 3n $$ en raison de déséquilibres dans le rotor ($ f_ {1P} $) et l’ombrage de la tour ($ f_ {3P} $). Les fréquences propres des éoliennes sont généralement comprises entre 0,2 Hz et 0,3 Hz, ce qui correspond exactement à la différence entre ces deux fréquences pour les éoliennes à trois pales avec une vitesse de rotation nominale de 10 tr / min. Afin d'éviter toute résonance, le nombre de tours devrait rester à peu près le même, voire même diminuer. Cela dit, en augmentant le nombre de pales, vous pouvez également augmenter le couple des générateurs afin de maintenir le nombre de tours constant.

Une autre possibilité pourrait être le fait que, en maintenant la puissance constante (pour diverses raisons), vous pouvez réduire le nombre de tours du même montant que vous augmentez le couple. Malgré l’effet de réduction de la fréquence d’excitation avec le nombre de tours, la pollution sonore (vitesse de pointe des aubes) et la charge exercée sur les pièces mécaniques telles que les roulements et les engrenages sont également réduites.

— Mique
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