Первый этап расчета

I. Число лопастей Z

Основании [2] оптимальная густота решетки профилей (лопастей),

=0,2...0,3. Выбрав , определяем

условия равенства , где

и

находим

.

Тогда число лопастей

.

При этом Z должно быть целым числом, что достигается корректировкой принятой .

2. Угол установки лопасти β.

рис.3 следует

tg( =

где

U= [ ;

Тогда

.

3. Подъемная сила и сопротивление одной лопасти

где относительная скорость Ẃ=V-U или (рис.3)

W=

Площадь лопасти

S=B ,

где длина лопасти

L=(

4. Окружная сила одной лопасти

5. Крутящий (вращающий) момент ветряного колеса

6. Мощность ветряного двигателя

где угловая скорость

Идя расчета характеристик и β (рис.5)

следует, принимая ряд значений начиная с с шагом последовательно, по приведенному выше алгоритму, определить и для каждого из принятых . По результатам расчета построить графики и β ,

аналогичные приведенным на (рис.5). Частота вращения , соответ­ствующая является оптимальной. Правая ветвь зависимо­сти ограничена такими , которые соответствуют , ибо при (т.е. отрицательном ) окружная сила тоже отрицательная, т.е. направлена в сторону противоположную вращению, что не должно иметь места. В заключение следует иметь в виду следующее замечание к алгоритму расчета характеристик ветряного двигателя, при заданных и неизменных V; c изменением изменяются скорость W, угол и силы и , т.е.

и сила , создающая вращающий момент. Но силы и каждая в отдельности создают противоположные крутящие моменты: сила - положительный (рис.3), в то время как сила - отрицательный момент. При этом, начиная с некоторого значения , близкой к и соответствующего значения угла сила резко

возрастает, в то время как сила изменяется незначительно. В результате кривая имеет оптимум , которому соответствует . Величина зависит также и от скорости ветра V: большей V соответствует и большая . Поскольку с изменением изменяется и угол установки лопасти то из сказанного выше следует, что для работы двигателя на опти­мальном режиме при различной скорости ветра V колесо двигателя должно иметь аппарат регулирования угла .