Large wind turbine blades are being

Large wind turbine blades are being developed at lengths of 75–100 m, in order to improve energy capture and reduce the cost of wind energy. Bending loads in the inboard region of the blade make large blade development challenging. The “biplane blade” design was proposed to use a biplane inboard region to improve the design of the inboard region and improve overall performance of large blades. This paper focuses on the design of the internal “biplane spar” structure for 100-m biplane blades. Several spars were designed to approximate the Sandia SNL100-00 blade (“monoplane spar”) and the biplane blade (“biplane spar”). Analytical and computational models are developed to analyze these spars. The analytical model used the method of minimum total potential energy; the computational model used beam finite elements with cross-sectional analysis. Simple load cases were applied to each spar and their deflections, bending moments, axial forces, and stresses were compared. Similar performance trends are identified with both the analytical and computational models. An approximate buckling analysis shows that compressive loads in the inboard biplane region do not exceed buckling loads. A parametric analysis shows biplane spar configurations have 25–35% smaller tip deflections and 75% smaller maximum root bending moments than monoplane spars of the same length and mass per unit span. Root bending moments in the biplane spar are largely relieved by axial forces in the biplane region, which are not significant in the monoplane spar. The benefits for the inboard region could lead to weight reductions in wind turbine blades. Innovations that create lighter blades can make large blades a reality, suggesting that the biplane blade may be an attractive design for large (100-m) blades.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ใบพัดกังหันลมขนาดใหญ่มีการพัฒนาที่ยาว 75 – 100 เมตร เพื่อปรับปรุงการจับพลังงาน และลดต้นทุนของพลังงานลม ดัดโหลดในภูมิภาค inboard ใบมีดให้ใบมีดขนาดใหญ่พัฒนาท้าทาย การออกแบบ "ใบมีด biplane" ถูกเสนอใช้ภูมิภาค inboard biplane เพื่อปรับปรุงการออกแบบภาค inboard และปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของใบมีดขนาดใหญ่ กระดาษนี้เน้นการออกแบบภายในโครงสร้าง "biplane spar" สำหรับใบมีด biplane 100 m Spars หลายถูกออกแบบเพื่อประมาณใบชาติซานเดีย SNL100-00 ("monoplane spar") และใบมีด biplane ("biplane spar") มีพัฒนาแบบจำลองการวิเคราะห์ และคำนวณเพื่อวิเคราะห์ spars เหล่านี้ แบบจำลองการวิเคราะห์ใช้วิธีการขั้นต่ำรวมศักยภาพพลังงาน แบบคำนวณใช้คานจำกัดองค์ประกอบกับวิเคราะห์เหลว กรณีโหลดง่ายถูกกับแต่ละ spar และ deflections ของพวกเขา ช่วงเวลา กองแกน ดัด และเครียดถูกเปรียบเทียบ มีระบุแนวโน้มของประสิทธิภาพการทำงานคล้ายกัน มีทั้งรูปแบบการวิเคราะห์ และคำนวณ การวิเคราะห์การ buckling โดยประมาณแสดงว่า ภูมิภาค inboard biplane compressive โหลดเกิน buckling โหลด วิเคราะห์แบบพาราเมตริกแสดง biplane spar โครงมี deflections แนะนำขนาดเล็ก 25 – 35% และ 75% มีขนาดเล็กกว่าสูงสุดรากดัดช่วงเวลากว่า spars monoplane ความยาวและมวลต่อหน่วยระยะ ช่วงเวลาดัดรากใน biplane spar เป็นส่วนใหญ่ปลดปล่อย โดยกองกำลังของแกนในภูมิภาค biplane ที่ไม่สำคัญใน monoplane spar ประโยชน์สำหรับภูมิภาค inboard อาจนำไปสู่การลดน้ำหนักในใบพัดกังหันลม นวัตกรรมที่สร้างใบพัดมีน้ำหนักเบาสามารถทำใบมีดใหญ่จริง แนะนำว่า ใบมีด biplane อาจออกแบบใบมีด (100 เมตร) ขนาดใหญ่ที่น่าสนใจ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ใบพัดกังหันลมขนาดใหญ่ที่มีการพัฒนาที่ความยาวของ 75-100 เมตรเพื่อที่จะปรับปรุงการจับพลังงานและลดค่าใช้จ่ายของพลังงานลม ดัดโหลดในภูมิภาคบอร์ดของใบมีดใบมีดทำให้การพัฒนาขนาดใหญ่ที่ท้าทาย "เครื่องบินใบ" การออกแบบได้รับการเสนอให้ใช้เขตบอร์ดเครื่องบินเพื่อปรับปรุงการออกแบบของภูมิภาคบอร์ดและปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานโดยรวมของใบมีดขนาดใหญ่ บทความนี้มุ่งเน้นไปที่การออกแบบภายใน "หมัดเครื่องบิน" โครงสร้างใบพัดเครื่องบิน 100 เมตร เสากระโดงเรือหลายคนถูกออกแบบมาเพื่อให้ใกล้เคียงกับใบมีดซานเดีย SNL100-00 ("สปาร์ monoplane") และใบมีดเครื่องบิน ("เครื่องบินหมัด") รูปแบบการวิเคราะห์และการคำนวณที่มีการพัฒนาในการวิเคราะห์เสากระโดงเรือเหล่านี้ รูปแบบการใช้วิธีการวิเคราะห์ขั้นต่ำของพลังงานที่มีศักยภาพทั้งหมด; รูปแบบการคำนวณที่ใช้คานองค์ประกอบ จำกัด ที่มีการวิเคราะห์แบบตัดขวาง กรณีโหลดง่ายถูกนำไปใช้กับแต่ละหมัดและการโก่งตัวของพวกเขาในช่วงเวลาที่ดัดกองกำลังตามแนวแกนและความเครียดเปรียบเทียบ แนวโน้มผลการดำเนินงานจะมีการระบุที่คล้ายกันที่มีทั้งรูปแบบการวิเคราะห์และการคำนวณ การวิเคราะห์การคาดประมาณแสดงให้เห็นว่าโหลดอัดในภูมิภาคเครื่องบินบอร์ดไม่เกินโหลดโก่ง การวิเคราะห์แสดงให้เห็นถึงการกำหนดค่าพารามิเตอร์หมัดเครื่องบิน 25-35% มีการโก่งตัวปลายมีขนาดเล็กและมีขนาดเล็กลง 75% ในช่วงเวลาที่ดัดรากสูงสุดกว่าเสากระโดงเรือ monoplane ของความยาวเดียวกันและมวลช่วงต่อหน่วย รากในช่วงเวลาที่ดัดหมัดเครื่องบินโล่งใจส่วนใหญ่โดยกองกำลังตามแนวแกนในภูมิภาคเครื่องบินที่ไม่ได้มีนัยสำคัญในสปาร์ monoplane สิทธิประโยชน์สำหรับภูมิภาคบอร์ดอาจนำไปสู่​​การลดน้ำหนักในใบพัดกังหันลม นวัตกรรมที่สร้างใบมีดมีน้ำหนักเบาสามารถทำให้ใบมีดขนาดใหญ่ความเป็นจริงบอกว่าใบเครื่องบินอาจจะเป็นที่น่าสนใจสำหรับการออกแบบขนาดใหญ่ (100 เมตร) ใบมีด

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ขนาดใหญ่ใบกังหันลมจะถูกพัฒนาในความยาว 75 - 100 เมตร เพื่อเพิ่มพลังงาน จับ และลดต้นทุนของพลังงานลม แรงดัดในภูมิภาคของของใบมีดให้พัฒนาใบมีดใหญ่ที่ท้าทาย " เครื่องบินใบพัดแบบที่เสนอให้ใช้เครื่องบินปีกสองชั้นของภูมิภาคเพื่อปรับปรุงการออกแบบของภูมิภาคและปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของใบมีดขนาดใหญ่งานวิจัยนี้มุ่งเน้นในการออกแบบของภายใน " เครื่องบินปีกสองชั้น 100-m Spar " โครงสร้างของใบ หลายสปาร์ออกแบบประมาณซานเดีย snl100-00 ใบมีด ( " เครื่องบินปีกเดียวสู้ " ) และเครื่องบินใบพัด ( " เครื่องบินต่อสู้ " ) รูปแบบการวิเคราะห์และการคำนวณได้ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อวิเคราะห์สปาร์เหล่านี้ จากแบบจำลองใช้วิธีการติดต่อกันรวมศักยภาพพลังงานแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่ใช้ลำแสงวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์กับการวิเคราะห์แบบภาคตัดขวาง กรณีโหลดง่ายเพื่อใช้ในการประลองแต่ละและโมเมนต์ดัดการโก่งตัวของแรงตามแนวแกน และความเครียดที่ถูกเปรียบเทียบ แนวโน้มการปฏิบัติที่คล้ายกันระบุทั้งวิเคราะห์และคำนวณแบบการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าประมาณแบบอัดโหลดในภูมิภาคของเครื่องบินปีกสองชั้นไม่เกินโก่งงอ . การวิเคราะห์พารามิเตอร์แสดงเครื่องบินชกแบบมี 25 – 35 % มีขนาดเล็กปลาย deflections และ 75% ที่มีรากโมเมนต์ดัดสูงสุดมากกว่าเครื่องบินปีกเดียวสปาร์ของความยาวและช่วงเดียวกันมวลต่อหน่วยรากโมเมนต์ดัดในเครื่องบินปีกสองชั้นสู้ส่วนใหญ่จะโล่งใจโดยแกนบังคับเครื่องบินในภูมิภาค ซึ่งไม่พบในเครื่องบินปีกเดียว Spar ประโยชน์ในภูมิภาค จะนำไปสู่การลดลงของน้ำหนักใบกังหันลม . นวัตกรรมที่สร้างใบเบาจะให้ใบใหญ่จริงแนะนำว่า เครื่องบินใบพัดอาจจะมีการออกแบบที่น่าสนใจสำหรับขนาดใหญ่ ( 100-m ) ใบมีด