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18.6 : 모멘트-오브-모멘텀 방정식

모멘트-오브-모멘텀 방정식은 풍력 터빈의 회전 날개에서 생성되는 토크를 분석하는 데 중요한 도구입니다. 이 방정식은 뉴턴의 제2법칙을 유체 입자에 적용하여 도출한 것으로, 선형 운동량의 변화율은 입자에 작용하는 외부 힘과 같다고 명시합니다.

Equation 1

풍력 터빈과 같은 회전 시스템의 경우, 이 힘의 모멘트 또는 토크는 회전 축에 대한 유체 입자의 위치를 ​​고려하여 결정됩니다.

토크를 계산하려면 유체 입자의 위치 벡터를 유체 입자에 작용하는 외부 힘과 결합합니다. 이 조합을 통해 입자가 경험하는 토크가 생성됩니다.

Equation 2

다음 단계는 모멘트의 시간 미분을 확장하는 것입니다. 이 확장은 두 부분으로 나뉩니다. 하나는 입자의 속도로 인한 각운동량의 변화율을 나타내고, 다른 하나는 공간을 통한 유체의 움직임을 설명합니다.

Equation 3

시간에 따른 위치의 변화는 입자의 속도와 같으므로 수학적 확장이 간소화되어 회전 시스템 내에서 힘이 작용하는 방식을 더 명확하게 이해할 수 있습니다.

모멘트-오브-모멘텀 방정식의 최종 형태는 터빈과 상호 작용하는 유체 영역을 포함하는 제어 볼륨에 대한 관련 용어를 적분하여 얻습니다.

Equation 4

이 방정식은 시스템에 가해지는 토크와 제어 볼륨에 들어오고 나가는 각운동량, 그리고 시스템에 작용하는 외부 힘 간의 관계를 제공합니다. 풍력 터빈의 맥락에서 이를 통해 블레이드가 바람으로부터 회전 에너지를 생성하는 방식을 자세히 분석하여 터빈의 효율성과 성능을 개선할 수 있습니다.

Tags

Moment of momentum EquationTorqueWind TurbineAngular MomentumNewton s Second LawFluid ParticlePosition VectorExternal ForceControl VolumeRotational EnergyEfficiencyPerformance Analysis

장에서 18:

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