Il coefficiente di sollevamento (cA) è una figura chiave adimensionale. Viene utilizzato per caratterizzare la portanza dinamica di un corpo attorno al quale scorre l'aria, come il rotore di una turbina eolica.
Il coefficiente di portanza dipende dalla geometria del corpo intorno al quale passa il flusso e dal suo orientamento rispetto al flusso. Consente il calcolo delle forze che agiscono sul corpo e può essere determinato in una galleria del vento. Maggiore è il coefficiente di portanza, maggiore è la portanza dinamica che ne risulta. Nelle turbine eoliche, l'orientamento del corpo in relazione al flusso è descritto dall'angolo di attacco.
Il coefficiente di portanza è particolarmente importante per i rotori di sollevamento, poiché questi utilizzano il principio di sollevamento per la conversione dell'energia. In questo tipo di turbina, il rendimento energetico aumenta con l'aumentare del coefficiente di portanza.
In combinazione con altre figure chiave e condizioni ambientali, il coefficiente di portanza consente anche la descrizione esatta delle proprietà aerodinamiche di una turbina eolica. Per esempio, il rapporto tra il coefficiente di resistenza cWed il coefficiente di portanza cA è chiamato rapporto di planata ε. Per ottenere un rapporto di portata favorevole, le turbine sono progettate e gestite in modo tale che il coefficiente di portanza sia significativamente più alto del coefficiente di resistenza. Durante il funzionamento è quindi importante notare che entrambi i valori dipendono dall'angolo di attacco delle pale del rotore.
La Figura 1 mostra la relazione tra l'angolo di attacco ed il coefficiente di sollevamento per un profilo di rotore esemplare. Con l'aumento dell'angolo di attacco il coefficiente di portanza aumenta linearmente all'inizio. Dopo aver raggiunto un massimo, il coefficiente di sollevamento diminuisce e il flusso si allontana dal profilo. Questa bancarella è chiamata anche stalla. Nelle turbine eoliche può essere utilizzato per il controllo della potenza, il cosiddetto controllo di stallo. Oltre al coefficiente di portanza, il coefficiente di resistenza aumenta con l'aumentare dell'angolo di attacco. Per il funzionamento di un rotore di sollevamento è quindi necessario determinare un rapporto ottimale per il rapporto di scorrimento, cioè il rapporto dei due coefficienti.
Coefficiente di sollevamento
lift coefficient