Debates sobre la eficiencia de las turbinas eólicas

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Re: Debates sobre la eficiencia de las turbinas eólicas




por Remundo » 05/02/24, 10:19

la demostración está aquí
energías-renovables/intuitons-ensemble-t17615-50.html

donde escribo "empecemos desde el principio"
Me gustaría ver la demostración no obvia que demuestra V0/3 como la velocidad máxima para entrenar un cuerpo en el aire en V0...

eso no es lo que estoy demostrando.

Repito: todos los cuerpos serán llevados a V0 asintóticamente independientemente de su Cx. Pero lo sabemos y no nos importa.

Lo que nos interesa es la velocidad intermedia a la que un cuerpo recibe la máxima potencia del fluido que lo empuja. Porque es otra forma de formular la condición de velocidad óptima de una pala de aerogenerador en arrastre.

Esta velocidad vale V0/3 independientemente del Cx.

Para encontrar este resultado, existe una preparación bastante larga para expresar la potencia recibida por el cuerpo en función de su velocidad V1 diferente de V0.

Luego buscamos dP/dV1 = 0 y buscamos un extremo, que ocurre si V1 = V0/3.

Estos cálculos se basan en la expresión de la fuerza de arrastre proporcional a V², esto sigue siendo muy válido para Reynolds que superan los 10.
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Re: Debates sobre la eficiencia de las turbinas eólicas




por Christophe » 05/02/24, 12:05

Sí, está bien, leí demasiado rápido... ¿pero encaja esto con la simulación que hice ayer para ti? Porque también es el punto óptimo de funcionamiento...

Basta aislar un elemento de la pala, digamos a 2/3 de la pala (este es el estándar aerodinámico) y ver su velocidad relativa V1 a 250 RPM en comparación con la incidente V0 (12.5 m/s)... visualmente Será más grande que V0/3... pero puedo estar equivocado...

Entonces, siendo la energía un concepto reversible, ¿esto significaría que la máxima eficiencia de la propulsión aeronáutica se alcanza cuando el avión vuela a V1/3? V1 = velocidad de salida del propulsor... lo siento, pero está mal, la eficiencia máxima se alcanza cuando V0 = V1...

Creo que estamos confundiendo un poco las cosas sobre este tema... ¡normalmente la pregunta estaba retorcida y no estaba clara desde el principio! : Mrgreen:

Necesito ver tus ecuaciones en detalle...
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Re: Debates sobre la eficiencia de las turbinas eólicas




por Remundo » 05/02/24, 14:27

Christophe escribió:Basta aislar un elemento de la pala, digamos a 2/3 de la pala (este es el estándar aerodinámico) y ver su velocidad relativa V1 a 250 RPM en comparación con la incidente V0 (12.5 m/s)... visualmente Será más grande que V0/3... pero puedo estar equivocado...

Ahí sí que te equivocas. Estás confundiendo la velocidad axial del aire con la velocidad ortorradial de las palas.

Y se mezcla un resultado en el que se supone que las palas se impulsan con arrastre, con otro caso en el que las palas funcionan con su sustentación.

Según un documento como este:
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La velocidad óptima de tres cuchillas corresponde a una relación de velocidad punta de 7: es decir, que las puntas de las palas de la turbina eólica deben moverse 7 veces más rápido que V0

Entonces, dependiendo del radio de la hoja, esto corresponderá a R w = 7 x 12,5 m/s. Te dejaré calcular w en rad/s y luego en rpm si es necesario.
Entonces, siendo la energía un concepto reversible, ¿esto significaría que la máxima eficiencia de la propulsión aeronáutica se alcanza cuando el avión vuela a V1/3? V1 = velocidad de salida del propulsor... lo siento, pero está mal, la eficiencia máxima se alcanza cuando V0 = V1...

No, no, no se puede extrapolar tan brutalmente.

El rendimiento propulsor del avión tiende al 100% si V1 está justo por encima de V0, pero al mismo tiempo el flujo másico Dm = ro SV también tiende a cero, lo que lleva a tener hélices muy grandes, es decir, es otro tema.
Necesito ver tus ecuaciones en detalle...

claro, trae una aspirina :P
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Re: Debates sobre la eficiencia de las turbinas eólicas




por Christophe » 05/02/24, 14:32

Bien, miré tus ecuaciones...

FALCON_12 escribió: Por tanto, la energía E1 producida se escribe:

E2 = 1/2.Ro.Cx.S.(V0-V1)^2.V1.T


Sí, vámonos... (la secuela invalida eso)

FALCON_12 escribió: PUNTO4: Para V1=0, E2 vale cero ya que la placa no retrocede, esto es normal. Para V1=V0, E2 también es cero
y esto también es normal ya que la placa retrocede con la velocidad del viento, por lo tanto no tiene fuerza y ​​no puede
no proporcionar trabajo. Entre estos dos extremos (V1=0 y V1=V0) debe haber un máximo ya que tenemos
que la superficie puede proporcionar trabajo distinto de cero. La derivada de E2 con respecto a V1 se escribe:

d(E2)/dV1 = 3/2.(V1-V0).(V1-V0/3).Ro.Cx.S.T


Ok matemáticamente (ha pasado mucho tiempo, han pasado 20 años desde que jugué con derivados...)

FALCON_12 escribió:que se cancela para V1=V0/3 y da E2max = 4/54.Cx.Ro.V0^3.T


No del todo bien, también se cancela para V1 = V0. En este caso E2máx = 0 : Mrgreen: (mientras que si se acelera la placa a V1 significa que ha recuperado el 100% de la energía...)

Esto empieza a parecer absurdo, ¿no?

La curva tiene esta forma con V1 = 12.5 m/s: https://fr.symbolab.com/solver/functions-line-calculator/f%5Cleft(x%5Cright)%3D%5Cleft(x-12.5%5Cright)%5Cleft(x-%5Cfrac%7B12.5%7D%7B3%7D%5Cright)?or=input

Captura de pantalla 2024-02-05 al 14-03-35 f(x) (x-12.5)(x-(12.5)_3).png
Captura de pantalla 2024-02-05 al 14-03-35 f(x) (x-12.5)(x-(12.5)_3).png (148.7 KiB) Visto 596 veces


La curva de energía E2 a 12.5 m/s se ve así: x(12.5-x)^2

https://fr.symbolab.com/solver/functions-line-calculator/f%5Cleft(x%5Cright)%3D%5Cleft(12.5-x%5Cright)%5E%7B2%7D%5Ccdot%20x?or=input

Obtenemos una energía que tiende al infinito a ni siquiera 20 m/s... Siempre hacer aplicaciones numéricas intermedias nos permite ver si estamos en lo cierto o no...

En definitiva, se vuelve cada vez más ABSURDO.

Hay necesariamente un error en la razón: la energía infinita a 20 o 25 m/s no está bien... : Mrgreen:

Creo que encontré el error...

Todo este razonamiento se basa en el punto 2 que es falso porque resta velocidades en un cálculo de energía o fuerza.

PUNTO 2: Si S se mueve hacia atrás a la velocidad V1 (con V1
a la velocidad diferencial V0-V1, la fuerza F' (con F'

F' = 1/2.Ro.Cx.S.(V0-V1)^2


Esto me recuerda el debate que tuvimos hace años sobre la seguridad del automóvil: 2 coches idénticos que impactan frontalmente a 100 km/h no disipan energía equivalente a una velocidad relativa de 200 km/h sino de 2 * 100 km/h... no es en absoluto lo mismo en términos de energía ( y por lo tanto fuerza)!

Y como cada coche absorbe la mitad de la energía, este impacto frontal equivale a... ¡un impacto frontal a 1 km/h contra un obstáculo estacionario!
¡Estoy de acuerdo en que no es "lógico" a priori!

Aunque sea difícil de imaginar. Esta es la realidad física. ¡Creo que aquí estamos en el mismo tipo de sesgo de razonamiento!

Entonces ¿quién es el jefe?

PD: De todos modos me duele un poco la cabeza...
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Re: Debates sobre la eficiencia de las turbinas eólicas




por Christophe » 05/02/24, 14:43

Remundo escribió:
Christophe escribió:Basta aislar un elemento de la pala, digamos a 2/3 de la pala (este es el estándar aerodinámico) y ver su velocidad relativa V1 a 250 RPM en comparación con la incidente V0 (12.5 m/s)... visualmente Será más grande que V0/3... pero puedo estar equivocado...

Ahí sí que te equivocas. Estás confundiendo la velocidad axial del aire con la velocidad ortorradial de las palas.

Y se mezcla un resultado en el que se supone que las palas se impulsan con arrastre, con otro caso en el que las palas funcionan con su sustentación.


No, no, no me equivoco... cuando digo aislar significa aislar una sección del cuadrado con su vena fluida a su alrededor mediante simulación digital.

La velocidad de la punta de la pala de la turbina eólica de 10 m de la simulación a 250 RPM en la punta de la pala es 2*Pi*250/60 *5 = 131 m/s (esto está en la captura de pantalla en más: 471 km/h.. .)... entonces una proporción de 11...

Así que en tus curvas no estaríamos lejos de la intersección de 3 palas y 1 pala... No sé muy bien por qué.
La diferencia con 7 viene sin duda del cálculo de los perfiles ideales para un determinado punto de funcionamiento.

Seguramente existen otros efectos que la simulación tuvo en cuenta.

¿Cuándo es tu doctor? ¿Conoces los perfiles?

Remundo escribió:claro, trae una aspirina :P


Ya está, estoy un poco confundido, pero parece que he identificado el error...

El PUNTO 2 está sesgado...ver el ejemplo de los autos en impacto frontal...En física, un cálculo de fuerza o energía NO se realiza con una velocidad relativa... sino con una diferencia de fuerza calculada con velocidades absolutas.
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Re: Intuyamos juntos...




por Christophe » 05/02/24, 15:01

FALCON_12 escribió:Aquí es donde estamos. ¡Queda por entender qué está pasando!


Ya está: tu punto parcial 2...
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Re: Debates sobre la eficiencia de las turbinas eólicas




por Remundo » 05/02/24, 15:27

Christophe,

has sacado la derivada, no tiende al infinito si V=20 m/s.

Además, a partir de 12,5 m/s, el diseño ya no tiene ninguna conexión con la física, porque el límite de velocidad es de 12,5 m/s. La placa de arrastre no se moverá más rápido que el viento incidente.

El intervalo de validez de las curvas es V1 = 0 hasta V1 = 12,5 m/s, debe limitarse a eso.

En el caso de las fuerzas aerodinámicas, lo que cuenta siempre es la velocidad relativa del viento en relación con el elemento en movimiento.
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Re: Debates sobre la eficiencia de las turbinas eólicas




por Christophe » 05/02/24, 15:33

Estaba hablando de la función de la energía: https://fr.symbolab.com/solver/functions-line-calculator/f%5Cleft(x%5Cright)%3D%5Cleft(12.5-x%5Cright)%5E%7B2%7D%5Ccdot%20x?or=input

Pero estás justo más allá de 12.5 m/s ya no significa nada (mea culpa) excepto que a 12.5 m/s pasa a 0... mientras que la energía debería ser máxima. Esto es obviamente falso.

Además, el hecho de que el Cx no intervenga en la forma de esta curva es necesariamente falso. ¡La fuerza del “sensor” afectará por supuesto al punto de funcionamiento óptimo!

El razonamiento matemático es correcto, el razonamiento físico es incorrecto porque el punto 2 está sesgado.

Lea atentamente y comprenda el ejemplo de los automóviles. Es casi lo mismo aquí.

Es necesario calcular la diferencia de fuerzas, no la diferencia de velocidad en el cálculo de la fuerza.

El error de razonamiento es considerar que no existe ninguna fuerza contra el movimiento de la placa. Físicamente es falso.

PD: sí, para los límites de velocidad... No he encontrado cómo solucionarlo...
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Re: Debates sobre la eficiencia de las turbinas eólicas




por FALCON_12 » 05/02/24, 15:58

Christophe escribió:Bien, miré tus ecuaciones...

FALCON_12 escribió: Por tanto, la energía E1 producida se escribe:

E2 = 1/2.Ro.Cx.S.(V0-V1)^2.V1.T


Sí, vámonos... (la secuela invalida eso)

FALCON_12 escribió: PUNTO4: Para V1=0, E2 vale cero ya que la placa no retrocede, esto es normal. Para V1=V0, E2 también es cero
y esto también es normal ya que la placa retrocede con la velocidad del viento, por lo tanto no tiene fuerza y ​​no puede
no proporcionar trabajo. Entre estos dos extremos (V1=0 y V1=V0) debe haber un máximo ya que tenemos
que la superficie puede proporcionar trabajo distinto de cero. La derivada de E2 con respecto a V1 se escribe:

d(E2)/dV1 = 3/2.(V1-V0).(V1-V0/3).Ro.Cx.S.T


Ok matemáticamente (ha pasado mucho tiempo, han pasado 20 años desde que jugué con derivados...)

FALCON_12 escribió:que se cancela para V1=V0/3 y da E2max = 4/54.Cx.Ro.V0^3.T


No del todo bien, también se cancela para V1 = V0. En este caso E2máx = 0 : Mrgreen: (mientras que si se acelera la placa a V1 significa que ha recuperado el 100% de la energía...)

Esto empieza a parecer absurdo, ¿no?



No tengo la impresión de que este tema te interese Christophe. hay acritud
En tus palabras, ¿cuál es el punto? Estoy aquí para aprender e intercambiar, no
pelear con alguien que está enojado, incluso con floretes moteados.

Propuse este tema porque creí que esta pregunta fascinaría y asombraría.

Parece que sólo Remundo recibió cosas como esta.

Afortunadamente este señor existe.
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Re: Debates sobre la eficiencia de las turbinas eólicas




por Christophe » 05/02/24, 16:10

Tu respuesta realmente no me sorprende... ¿es tan difícil notar tu error (además fuiste tú quien preguntó...)? ¿Entonces atacamos al mensajero?

Pasé 2 horas en tus ecuaciones y escribiendo respuestas sobre tu tema hoy (y no solo tengo eso que hacer...) y una buena hora ayer haciendo la simulación de la turbina eólica... así que si el tema me interesa (interesado ...porque lo hemos cubierto) y no estoy molesto, te lo explicaré...

Encontré tu error, el punto 2 está físicamente mal. Y Remundo tampoco vio el error. No hay problema, equivocarse es humano. El error es persistir en el error...

Si no entiendes con el ejemplo de los coches será difícil aclarar las cosas.

Si crees que es lógico que una curva de energía recuperable disminuya con la velocidad (cuando solo debería aumentar)...
Si crees que es lógico la forma del objeto en el viento no afecta la forma de la curva de energía recuperable...

Así que no puedo hacer mucho más por ti... lo siento...

Todavía te sugiero que solicites el Premio Nobel de Física. Nunca se sabe, tal vez puedas convencerlos...

Aquí te paso el enlace: https://fr.symbolab.com/solver/functions-line-calculator/f%5Cleft(x%5Cright)%3D%5Cleft(12.5-x%5Cright)%5E%7B2%7D%5Ccdot%20x?or=input

Ahora haz lo que quieras, cree lo que quieras... excepto que la física no se trata de creencias sino de hechos y razonamiento correcto.

PD: mantennos informados sobre el Nobel... : Mrgreen:
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