การศึกษาและสร้างกังหันลมต้นแบบที่มีประสิทธิภาพและเก็บข้อมูลทางด้านสมรรถนะ และโครงสร้างของกังหันลม : รายงานฉบับสมบูรณ์

Abstract

ในรายงานนี้จะครอบคลุมถึงการพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ทำนายรูปร่างใบกังหันที่มีประสิทธิภาพเชิงอากาศพลศาสตร์สูงสุด และโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ทำนายสมรรถนะและค่าความเค้นของกังหันลมแนวนอนชนิด 3 ใบ รวมทั้งทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง และยังครอบคลุมถึงการศึกษาและสร้างกังหันลมต้นแบบที่มีประสิทธิภาพและทำการทดลองเก็บข้อมูลทางด้านสมรรถนะ และโครงสร้างของกังหันลมที่ได้ออกแบบ และนำผลการทดลองมาเปรียบเทียบกับผลเฉลยจากโปรแกรมคอมพิวเตอร์ กังหันลมสองชุดถูกสร้างขึ้น และทำการทดลองกับอุโมงค์ลมและโดยติดตั้งบนรถที่เคลื่อนที่ การทดลองหาค่าสมรรถนะและทดลองหาค่าความเค้น กระทำในเวลาที่ต่างกันมากพอควร และด้วยเครื่องมือที่แตกต่างกันดัวย ผลการทดลองถูกนำไปเปรียบเทียบกับผลเฉลยของโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อยืนยันความแม่นยำของโปรแกรม ค่าสมรรถนะในรูปของสัมประสิทธิ์กำลังผลเฉลยของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ได้พิจารณาผลของตัวเลขเรย์โนล์ด้วยนั้น มีค่าใกล้เคียงกับผลการทดลองกับอุโมงค์ลม และยังพบว่าความแม่นยำของผลเฉลยจากโปรแกรมคอมพิวเตอร์ขึ้นกับความแม่นยำ และความสมบูรณ์ของข้อมูลอากาศพลศาสตร์ของรูปภาคตัดขวางใบกังหันลมตลอดช่วงการทำงาน รวมทั้งข้อมูลในช่วงสภาวะ Stall อย่างมาก สำหรับค่าความเค้นของกังหันลม พบว่ามีความแตกต่างระหว่างผลการทดลองกับผลเฉลยจากโปรแกรมคอมพิวเตอร์มาก โดยเฉพาะความเค้นจากโมเมนต์ดัดอันเนื่องมาจากแรงอากาศพลศาสตร์ สาเหตุของความแตกต่างน่ามาจากความคลาดเคลื่อนของผลการทดลอง ที่เกิดจากความคลาดเคลื่อนหลายประการของการวัด เครื่องมือวัด และตัวอุโมงค์ลมที่เกิดขึ้นระหว่างการทดลอง สำหรับกังหันลมต้นแบบที่ถูกออกแบบให้มีรูปร่างที่ให้ประสิทธิภาพเชิงอากาศพลศาสตร์สูงนั้น พบว่าจะให้ค่ากำลังสูงตามทฤษฎีก็ต่อเมื่อถูกทำงานภายใต้ตัวเลขเรย์โนลด์ที่สูงพอที่จะไม่ส่งผลกระทบต่อค่าแรงหน่วงบนใบกังหัน หรืออีกนัยหนึ่งต้องมีขนาดของกังหันลม (ความยาวใบและความกว้างใบ) ใหญ่และทำงานภายใต้ความเร็วลมที่สูงพอ