Определить скорость ветра в плоскости ветроколеса, мощность ветрового потока, мощность ветроустановки, силу ветра по шкале Бофорта и характеристику ветра. Исходные данные: Радиус ветроколеса R = 25 м Скорость ветра до ветроколеса V0 = 7 м/с Скорость

6 ноября 2025
Энергетическое машиностроение

Условие:

ЗАДАЧА
Имеется ветроколесо с определенным радиусом, известны скорость до и
после него. Необходимо определить скорость в его плоскости, мощности
ветрового потока и ветроустановки, силу ветра по шкале Бофорта и
характеристику ветра.
Методика расчета.
1. Массовое количество воздуха, проходящего через ометаемую площадь
в единицу времени равно:
m = ρ∙S∙V0, кг/c
где ρ - плотность воздуха, 1,2 кг/м3;
S - ометаемая площадь, πR2, м2;
V0 - скорость ветра до ветроколеса, м/с.
2. Сила, действующая на ветроколесо:
F = m∙ (V0 – V2), (кг۰м/с2)
где V2 - скорость ветра после ветроколеса, м/с
3. Скорость ветра в плоскости ветроколеса:
V1 = 0,5۰(V0 + V2), м/с
4. Мощность ветрового потока:
Р0 = ρ∙S∙V03 /2, Вт
5. Мощность ветроустановки равна той мощности, которую теряет ветер
при прохождении ветроколеса:
Р = m∙ (V02 – V22) /2, Вт
Исходные данные для расчета
R, см 2500
V0, м/с 7
V2, м/с 3

Решение:

Найдем последовательно все величины, руководствуясь приведённой методикой. 1. Исходные данные: Радиус R = 2500 см = 25 м; Скорость воздуха до ветроколеса V0 = 7 м/с; Скорость воздуха после ветроколеса V2 = 3 м/с; Плотность воздуха ρ = 1,2 кг/м³. 2. Определяем ометаемую площадь S. По условию S = π∙R². Вычисляем: R² = 25² = 625, тогда S = 625∙π ≈ 625∙3,14 = 1963,5 м². 3. Вычисляем массовый расход воздуха m. По формуле m = ρ∙S∙V0. Подставляем: m = 1,2∙1963,5∙7. Сначала 1,2∙7 = 8,4, затем m = 8,4∙1963,5 ≈ 16500 кг/с. То есть через площадь в единицу времени проходит прибл...