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计算器指南

From Windpower Guided Tour

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风机阴影计算器指南

以下网页中的计算器允许你在空中、水平地表仿真风机的阴影,可以是任何分钟、小时、天、月或者年,可以在地球的任何地方。

警告:大型绘图会花费时间-和许多计算机RAM

如果你希望计算全年的阴影,可能需要你的计算机花费20分钟到2个小时或者更多,这取决于你的浏览器和计算机速度,以及你选择的图像和时间的分辨率是否良好。好的图像分辨率(下降到像素平方为3)或者巨大的绘图区域会极大地增加处理时间和所需要的计算机RAM量。

为绘图着色

绘图过程中程序会自动选择灰色,所以大多数阴影影响的区域以纯黑色显示,同时影响最小的区域以白色显示,不管你运行程序1分钟还是1年。没有被影响的区域保持绿色。

屏幕设置

如果你的屏幕具有百万种颜色,你会发现灰色阴影穿越屏幕的变化很光滑。如果你想看到阴影分钟值的不同“带”,就像我们在本网站的图片中所做的,把你的显示器设置为数千种颜色,或者甚至是256色。

你可以保存你的阴影图

如果你已经生成了阴影图,想以后再看,或者和另外一张图比较,你可以保存页面(例如,到你的桌面上),和其它任何HTML格式的网页一样,如果你使用的浏览器是Internet Explorer 4。只用在文件菜单中选择保存,(注意你保存的地方,和你的命名)。

阅读每个单元阴影的分钟数

如果你使用Internet Explorer 4浏览器,当你生成图像时留着这个选项,通过在阴影图上移动鼠标,你可以精确的读出(在你的浏览器的状态行)每一个单元阴影的分钟数。

你可以对结果重新着色

使用大量标准色的绘图在彩色屏幕上看起来更加合理。然而,如果你希望把结果在黑白打印机上打印出来,这些颜色可能不是最佳的。因此,我们已经包含了一个工具,允许你改变颜色方案而不用再做长时间的计算:你可以在风机周围的“阴影地带”使用一个特殊的颜色。如果你使用一个大的高分辨率图像,可能需要花费数分钟去重新着色(对此IE4 比Netscape 4浏览器慢)

描绘阴影地带

你可以修改你的绘图,用某一颜色显示具有某一最小阴影分钟数的任何地带。警告:然而对于大的高分辨率图像,将会花费几分钟来完成这一过程。

计算器的其它用法

附带地,这个计算器对于那些在他们外出在理想光照条件下拍摄他们中意的照片之前,希望知道太阳在哪里的摄影师非常实用。(当然,我们也可以在拍摄风机时对其进行测试)。你也可以使用它,如果希望知道如何在自己的花园放置一个阳台(无论你是否需要阴影或者阳光)。

位置

你可以使用弹出的菜单来详细说明你的风机位置,菜单给出了全球许多城市的经度和纬度,或者也可以直接输入经度和纬度的度和分值,以及你的时区。

时区

如果你使用城市名的弹出菜单,会自动包含时区。你可以从弹出菜单中输入相对于GMT的自己的时区,或者可以输入标准时区子午线,即经度相对于当地用作参考的格林尼治时间,一般是15度的倍数,对应1个小时的时差。(印度和其它少部分地方的时区是7.5度的倍数,即半小时)

时间

你可以输入日期和时间,来看日出和日落的时间,加上当前太阳光线的方向。

风机

输入轮毂高度和转轮直径。一个典型地600-750kW风机的轮毂高度为45到60米,典型的转轮直径为43到48米。(你可以使用风机功率计算器弹出的菜单找到典型的塔架高度和转轮直径)

如果你希望研究低于风机底座区域的阴影,你可以作假,并增加风机轮毂的高度。相反,你可以降低轮毂的高度,如果希望研究高于风机底座的区域。如果你输入,比方说转轮直径是0.5,你可以使用此程序来研究桅杆顶部或者建筑物角落处的阴影特性。(或者你可以使用它建立自己的日晷)。

阴影绘制

你可以指定想要计算的阴影图片的时间范围。你可以选择一分钟、一个小时、一天、一个月或者一年。 你可以设置绘图区域以适应你的屏幕尺寸(和/或纸张输出)。如果你拥有足够大的RAM(和时间),你甚至可以指定比你的屏幕更大的图片。

缺省尺寸以自然格式可以很好地在A4纸上打印。分辨率参数决定了每个3-25像素方格覆盖的区域。

我们推荐,你让每个方格所代表着少于半个转轮直径,以获得一个得体的图片。

或者更加聪明的是,你可以设置它来和你的图像分辨率相匹配,在醋酸纤维(在上面)箔上打印你的输出,作为预期风机位置图像上的镀层。(一个打印像素为1/72英寸(1英寸=2.54厘米))

步长的分钟数决定了程序投射到地面上的转轮图片的多少。默认步长为4分钟,与太阳相对应。


每次仿真方位角平均改变1度。如果选择一个更长的步长,你可以节省处理时间。对于1个月或1年的仿真结果,使用8分钟的步长影响不大-并且比1分钟的步长快8倍。如果阴影图像不是很光滑,(或者其在东西方向不对称,甚至你还没有在固定的转轮方向或风玫瑰图上运行),你的步长可能太大。如果你让步长加倍,程序会假设转轮阴影在同一地点停留的时间也是两倍,即,对于投射在地面上的每个转轮图像,增加了那个特殊区域阴影计数器的步长。

你可以选择转轮方向为随机(缺省),这意味着转轮可能面向任意一个方向(随机方位角),你可以选择最坏的情况,就是转轮总是面向太阳。

你可以选择从-90到90度的固定转轮方位角。角度相对于南方测量,无论哪个半球,太阳的角度在中午之前为正。0意味着风力来自南方或北方。北半球的东南/西北方向是45度,在南半球是-45度。东/西方向是90或-90度。你可以使用弹出菜单,来帮助你选择正确的角度

最后,你可以选择进入一个包含各个方向风的频率的风玫瑰图。由于一个普通的桨叶型风机是关于转轮平面对称的,你必须为北向和南向以及在你的每一个方向上增加百分比。程序接受8,12,16个指针方向,这意味着你需要制定4,6,8的百分比。程序在仿真之前会严格检查总和是否为100。请标注风玫瑰图中北向为0度,顺时针方向(反向)给定各个方向的度数。

你应该指定风机运行的日间小时分数,典型分数是0.75。依据阴影分钟数的基本结果要乘以这个分数。

你应该指定日间日照小时分数。依据阴影分钟数的基本结果要乘以这个分数。

如果你有每月日照小时数的精确数据,你可以在你的计算中通过填写网页底部的日照表格,改为使用那些数。那种情况下,程序使用每个月的表格数据而不是平均数据。

我们已经包含了3个丹麦地方的日照数据(可以从弹出菜单选择它们)。如果你有自己位置的可用的月度数据,请用电子邮箱联系我们(给予资源),这样我们可以将其加入到所在城市的弹出菜单。记得在邮件中写明你需要这个表格来进行计算。(一个聪明的提醒:如果你仅希望看到例如6、7和8月期间的阴影图案,你可以只设置这三个月的日照百分数,剩下的月份都设置为0,然后使用日照表运行1年的仿真。)

你可以在阴影绘制时设置与风机之间的最大距离,因为当距离在7至10倍转轮直径以上或者最多1000米时,阴影通常看起来是不相关的。

最后,你可以选择将你的输出以鼠标敏感阴影读出(对于IE4浏览器)的方式显示,这意味着通过放置鼠标在特定的单元,你可以在浏览器状态行中,读出图像每个单元中的阴影分钟数。使用这种机制增大了RAM需求。

日出

程序中,日出时间被定义为在你已经输入的数据时的日期,当太阳中心的直线从向上方向穿过地平线的那一刻。在当地的报纸上,你可以发现日出被定义为早几分钟,即当太阳的上边缘到达地平线时。另外,大气中的折射(光的弯曲)意味着,在其到达地平线之前你实际上可以看到太阳。如果夏令时框被选中,那么日出时间是当地时间,或者夏令时。

中午

中午是太阳到达天空最高点的时候,即,太阳高度达到最大值。如果夏令时框被选中,那么中午是当地时间,或者夏令时。

日落

程序中,日落时间被定义为,在你已经输入的数据时的日期太阳中心的直线从向下方向穿过地平线的那一刻。在当地的报纸上,你可以发现日落被定义为晚几分钟,当太阳的上边缘到达地平线时。另外,大气中的折射(光的弯曲)意味着,在其低于地平线以后你实际上可以看到太阳。如果夏令时框被选中,那么日落是当地时间,或者夏令时。

倾斜度

倾斜度是地球赤道平面和地球太阳连线之间的角度。当地球旋转时,它绕着自己指向北极星的轴旋转。这个轴的倾斜度是23.45度,相对于地球绕太阳公转的轨道平面。因此赤道平面与地球太阳连线之间的角度一年内在+/-23.45°之间变化,在3月21日和9月23日(春/秋分)约为0,在6月21日和12月21日(夏/冬至)到达其极值。(它的精确数值逐年会有一点变化,由于一年有365.25天)

日出/日落持续时间

日出或日落时,太阳圆盘在太阳的底部和顶部之间移动了0.531度,这需要花费数分和数秒的时间。赤道上日出和日落持续2分钟多一点的时间。随着向极地地区移动,持续时间增长很大,特别是在冬天,你可以通过修改纬度来证实。

太阳方位角

太阳方位角是南方和太阳之间的水平面角度,此刻太阳处于你已经输入的数据中的时间的位置。这个角度在中午之前为正,中午之后为负(无论是哪个半球)

太阳高度

太阳高度是地平面与太阳之间的角度。

太阳的方向(太阳向量)

如果你站在风机的中央,背对着南方,向右(东)移动x个单位长度,向前(北)移动y个,向上移动z个(或者向下-z),然后从你的新位置到风机中心的直线将直接指向太阳。x,y和z的值在三个框中给出。

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