ISO 17713-1:2007
(Main)Meteorology — Wind measurements — Part 1: Wind tunnel test methods for rotating anemometer performance
Meteorology — Wind measurements — Part 1: Wind tunnel test methods for rotating anemometer performance
ISO 17713-1:2007 describes wind tunnel test methods for determining performance characteristics of rotating anemometers, specifically cup anemometers and propeller anemometers. It also describes an acceptance test and unambiguous methods for measuring the starting threshold, distance constant, transfer function and off-axis response of a rotating anemometer in a wind tunnel.
Météorologie — Mesurages du vent — Partie 1: Méthodes d'essai en soufflerie pour déterminer les caractéristiques d'un anémomètre tournant
L'ISO 17713-1:2007 décrit des méthodes d'essai en soufflerie visant à déterminer les caractéristiques d'un anémomètre tournant, et plus particulièrement les anémomètres à coupelles et les anémomètres à hélice. Elle décrit également un essai de réception et des méthodes non ambiguës permettant de mesurer le seuil de démarrage, la constante de distance, la fonction de transfert et la réponse hors axe d'un anémomètre tournant dans une soufflerie.
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17713-1
First edition
2007-05-01
Meteorology — Wind measurements —
Part 1:
Wind tunnel test methods for rotating
anemometer performance
Météorologie — Mesurages du vent —
Partie 1: Méthodes d'essai en soufflerie pour déterminer les
caractéristiques d'un anémomètre tournant
Reference number
©
ISO 2007
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Published in Switzerland
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Contents
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .1
4 Symbols and abbreviated terms .2
5 Summary of test method.3
6 Documentation.6
7 Apparatus .6
7.1 Measuring system.6
7.2 Recording techniques .7
8 Test procedures.7
8.1 Starting threshold (U ) .7
8.2 Transfer function (Û = a + bR + …).8
8.3 Distance constant (L ) .8
U
8.4 Off-axis response ratio (Q ) — Cup anemometers .9
U
8.5 Off-axis response ratio (Q ) — Vane-mounted propeller anemometers.9
U
8.6 Off-axis response ratio (Q ) — Fixed-axis propeller anemometers .9
U
8.7 Acceptance testing.10
9 Quality of the test method .10
9.1 General.10
9.2 Wind tunnel .10
9.3 Repeatability.10
9.4 Uncertainty .11
Annex A (normative) Wind tunnel standard test conditions .12
Annex B (informative) Examples of formats for recording run data.14
Bibliography .17
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 17713-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 146, Air quality, Subcommittee SC 5,
Meteorology.
ISO 17713 consists of the following parts, under the general title Meteorology — Wind measurements:
⎯ Part 1: Wind tunnel test methods for rotating anemometer performance
The following part is planned:
⎯ Part 2: Wind tunnel test methods for wind vanes
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Introduction
Cup and propeller anemometers are the most frequently used meteorological instruments for the
measurement of mean wind speed in the near surface layer, that portion of the atmosphere which lies within a
few tens of meters of the earth’s surface. Some types of cup and propeller anemometers are available for
measuring wind speeds of a few tenths of a meter per second while other types can measure wind speeds
−1
approaching 100 m⋅s . These general purpose anemometers are used extensively for meteorology, aviation,
air pollution, wind energy and numerous other applications.
This part of ISO 17713 was developed in order to have a worldwide uniform set of test methods to define the
characteristics of cup and propeller anemometers. This part of ISO 17713 will allow an end user to compare
different manufacturers and different models of cup and propeller anemometers to determine the suitability for
a particular application.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 17713-1:2007(E)
Meteorology — Wind measurements —
Part 1:
Wind tunnel test methods for rotating anemometer performance
1 Scope
1.1 This part of ISO 17713 describes wind tunnel test methods for determining performance characteristics
of rotating anemometers, specifically cup anemometers and propeller anemometers.
1.2 This part of ISO 17713 describes an acceptance test and unambiguous methods for measuring the
starting threshold, distance constant, transfer function and off-axis response of a rotating anemometer in a
wind tunnel.
Note that when transferring values determined by these methods to atmospheric flow, there is a difference
between anemometer performance in the free atmosphere and in the wind tunnel.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document applies.
ISO 5725-1, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 1: General
principles and definitions
ISO 5725-2, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 2: Basic method
for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply. See also References [1], [2]
and [3].
3.1
distance constant
L
U
distance the air flows past a rotating anemometer during the time it takes the cup wheel or propeller to reach
(1 − 1/e) or 63 % of the equilibrium speed after a step increase change in air speed
3.2
off-axis response ratio
Q
U
ratio of the indicated wind speed (U ) at various angles of attack (θ) to the product of the indicated wind speed
θ
(U ) at zero angle of attack and the cosine of the angle of attack (θ) and thus this ratio (Q ) compares the
i U
actual off-axis response to a true cosine response
3.3
starting threshold
U
lowest wind speed at which a rotating anemometer starts and continues to turn and produce a measurable
signal when mounted in its normal operating position
NOTE The normal operating position for cup anemometers is with the axis of rotation perpendicular to the direction of
air flow and the normal operating position for propeller anemometers is with the axis of rotation aligned parallel with the
direction of the air flow.
3.4
transfer function
relationship between predicted wind tunnel air speed and the anemometer rotation rate throughout the
specified working range of the anemometer: (Û = a + bR + …)
4 Symbols and abbreviated terms
a zero offset constant (metres per second)
b wind passage (apparent pitch) constant or calibration constant (metres per revolution)
D wind distance passage (metres) per output pulse for anemometers with pulse output signal
P
° symbol for directional degrees
e base of natural logarithms
−1 −1
L average of the distance constants (metres) at 5 m⋅s and 10 m⋅s
L distance constant (metres) at wind tunnel air speed U (metres per second)
U
M wind speed measurement resolution, i.e. the smallest reported speed measurement increment
RU
(metres per second) for the anemometer
Q off-axis response ratio at wind tunnel air speed U (metres per second)
U
r a shaft revolution
−1
R rate of rotation (revolutions per second, r⋅s )
t time (seconds)
t time (seconds) to reach 74 % of the anemometer equilibrium speed U (metres per second)
f f
t time (seconds) to reach 30 % of the anemometer equilibrium speed U (metres per second)
i f
T measurement time interval (seconds)
T time resolution of a measurement (seconds)
R
−1
U wind tunnel air speed (metres per second, m⋅s )
Û predicted wind speed (metres per second) from the anemometer transfer function
U anemometer indicated wind speed (metres per second) at equilibrium
f
U anemometer indicated wind speed (metres per second) in its normal position in the wind tunnel
i
2 © ISO 2007 – All rights reserved
U anemometer maximum specified operational speed (metres per second)
max
U anemometer minimum specified operational speed (metres per second)
min
U instantaneous indicated wind speed (metres per second) at time t
t
U starting threshold (metres per second)
U indicated wind speed (metres per second) of the anemometer at off-axis angle of attack θ
θ
θ off-axis angle of attack (degrees)
θ stall angle for fixed-axis propeller anemometers (degrees)
s
τ anemometer response time (seconds) for the equilibrium speed U
f
5 Summary of test method
5.1 This test method requires a wind tunnel described in Annex A. Additional information regarding wind
[7][10][12][13]
tunnel testing is listed in the bibliography .
5.2 The starting threshold (U ) is determined by measuring the lowest speed at which a rotating
anemometer starts and continues to turn and produce a measurable signal when mounted in its normal
operating position. The anemometer axis is aligned parallel with the direction of air flow for a propeller
anemometer. The anemometer axis is aligned perpendicular to the direction of air flow for a cup anemometer.
[1][6]
5.3 The transfer function (Û = a + bR + …) is determined by measuring the rate of rotation, or output
signal, of the anemometer at a number of wind speeds throughout the working range (range of intended use).
In the range of wind speeds where the anemometer response is non-linear (near threshold), measurements at
a minimum of five different speeds are recorded. Measurements at a minimum of five additional speeds are
recorded within the working range of the anemometer and wind tunnel but above the non-linear threshold
region (see Figure 1). If the application working range extends into a further h
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 17713-1
Première édition
2007-05-01
Météorologie — Mesurages du vent —
Partie 1:
Méthodes d'essai en soufflerie
pour déterminer les caractéristiques
d'un anémomètre tournant
Meteorology — Wind measurements —
Part 1: Wind tunnel test methods for rotating anemometer performance
Numéro de référence
©
ISO 2007
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Version française parue en 2008
Publié en Suisse
ii © ISO 2007 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 1
4 Symboles et termes abrégés . 2
5 Récapitulatif de la méthode d'essai. 3
6 Documentation. 6
7 Appareillage . 6
7.1 Système de mesure . 6
7.2 Techniques d'enregistrement. 7
8 Méthodes d'essai . 7
8.1 Seuil de démarrage (U ) . 7
ˆ
8.2 Fonction de transfert (U = a + bR + …) . 8
8.3 Constante de distance (L ). 9
U
8.4 Coefficient de réponse hors axe (Q ) — Anémomètre à coupelles. 9
U
8.5 Coefficient de réponse hors axe (Q ) — Anémomètres girouettes à hélice . 9
U
8.6 Coefficient de réponse hors axe (Q ) — Anémomètres à hélice à axe fixe. 10
U
8.7 Essais de recette. 10
9 Qualité de la méthode d'essai . 10
9.1 Généralités . 10
9.2 Soufflerie . 10
9.3 Répétabilité. 10
9.4 Incertitude. 11
Annexe A (normative) Conditions normales d'essai en soufflerie . 12
Annexe B (informative) Exemples de formats de présentation des données issues des cycles . 15
Bibliographie . 18
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 17713-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 146, Qualité de l'air, sous-comité SC 5,
Météorologie.
L'ISO 17713 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Météorologie — Mesurages du
vent:
⎯ Partie 1: Méthodes d'essai en soufflerie pour déterminer les caractéristiques d'un anémomètre tournant
La partie suivante est prévue:
⎯ Partie 2: Méthodes d'essai en soufflerie pour girouette
iv © ISO 2007 – Tous droits réservés
Introduction
Les anémomètres à coupelles ou à hélice sont les instruments les plus couramment utilisés en météorologie
pour mesurer la vitesse moyenne du vent dans la couche limite atmosphérique, qui se limite à quelques
dizaines de mètres au-dessus du sol. Certains types d'anémomètre à coupelles ou à hélice utilisés sont
disponibles pour mesurer des vitesses de vent allant de quelques dixièmes de mètres par seconde à
−1
100 m⋅s . Ces anémomètres sont largement utilisés dans les domaines de la météorologie, de l'aviation, de
la pollution de l'air, de l'énergie éolienne et dans de nombreuses autres applications.
La présente partie de l'ISO 17713 a été développée pour définir une série de méthodes d'essai applicables
partout dans le monde et permettant de déterminer les caractéristiques des anémomètres à coupelles et des
anémomètres à hélice. Cette partie permet à un utilisateur final de comparer différents fabricants et modèles
d'anémomètres à coupelles et d'anémomètres à hélice et de déterminer leur aptitude à une application
donnée.
NORME INTERNATIONALE ISO 17713-1:2007(F)
Météorologie — Mesurages du vent —
Partie 1:
Méthodes d'essai en soufflerie pour déterminer
les caractéristiques d'un anémomètre tournant
1 Domaine d'application
1.1 La présente partie de l'ISO 17713 décrit des méthodes d'essai en soufflerie visant à déterminer les
caractéristiques d'un anémomètre tournant, et plus particulièrement les anémomètres à coupelles et les
anémomètres à hélice.
1.2 La présente partie de l'ISO 17713 décrit un essai de réception et des méthodes non ambiguës
permettant de mesurer le seuil de démarrage, la constante de distance, la fonction de transfert et la réponse
hors axe d'un anémomètre tournant dans une soufflerie.
Il est à noter que pour l'application des valeurs déterminées à l'aide de ces méthodes aux courants
atmosphériques, il faut garder à l'esprit que les performances d'un anémomètre en conditions réelles diffèrent
des performances obtenues en soufflerie.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 5725-1, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 1: Principes
généraux et définitions
ISO 5725-2, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 2: Méthode de
base pour la détermination de la répétabilité et de la reproductibilité d'une méthode de mesure normalisée
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent. Voir également les
Références bibliographiques [1], [2] et [3].
3.1
constante de distance
L
U
distance parcourue par l'air qui traverse un anémomètre tournant pendant la période nécessaire aux
coupelles ou à l'hélice pour atteindre (1 − 1/e) ou 63 % de la vitesse d'équilibre, après un échelon
d'augmentation de la vitesse du vent
3.2
coefficient de réponse hors axe
Q
U
quotient de la vitesse du vent indiquée (U ) à différents angles d'attaque (θ) sur le produit de la vitesse du vent
θ
indiquée (U ) à angle d'attaque nul par le cosinus de l'angle d'attaque (θ), ainsi ce quotient (Q ) compare la
i U
réponse hors axe réelle à une réponse de cosinus vraie
3.3
seuil de démarrage
U
vitesse minimale du vent à laquelle un anémomètre tournant commence à tourner et fournit un signal
mesurable, en position normale de fonctionnement
NOTE Un anémomètre à coupelles est en position normale de fonctionnement lorsque son axe de rotation est
perpendiculaire au sens d'écoulement du vent. Un anémomètre à hélice est en position normale de fonctionnement
lorsque son axe de rotation est parallèle au sens d'écoulement du vent.
3.4
fonction de transfert
relation entre la vitesse du vent en soufflerie et la vitesse du vent mesurée par la vitesse de rotation de
ˆ
l'anémomètre sur toute l'étendue de mesure de l'anémomètre: (U = a + bR + …)
4 Symboles et termes abrégés
a constante de décalage du zéro (en mètres par seconde)
b constante de passage du vent (pente apparente) ou constante d'étalonnage (en mètres par révolution)
D distance parcourue par l'air (en mètres) par impulsion de sortie pour les anémomètres fournissant un
P
signal de sortie à impulsion
° symbole pour degrés directionnels
e base des logarithmes népériens
−1 −1
L moyenne des constantes de distance (mètres) à des vitesses de 5 m⋅s et de 10 m⋅s
L constante de distance (mètres) à la vitesse du vent en soufflerie U (en mètres par seconde)
U
M résolution de mesure de la vitesse du vent, c'est-à-dire l'incrément de mesure minimal pour la vitesse
RU
(en mètres par seconde) de l'anémomètre
Q coefficient de réponse hors axe à la vitesse du vent en soufflerie U (en mètres par seconde)
U
r une révolution du rotor
−1
R vitesse de rotation (en révolutions par seconde, r⋅s )
t durée (en secondes)
t temps nécessaire (en secondes) à l'obtention de 74 % de la vitesse d'équilibre U de l'anémomètre (en
f f
mètres par seconde)
t temps nécessaire (en secondes) à l'obtention de 30 % de la vitesse d'équilibre U de l'anémomètre (en
i f
mètres par seconde)
T période de mesure (en secondes)
T résolution temporelle d'un mesurage (en secondes)
R
−1
U vitesse du vent en soufflerie (en mètres par seconde, m⋅s )
ˆ
U estimation de la vitesse du vent (en mètres par seconde), obtenue à l'aide de la fonction de transfert de
l'anémomètre
2 © ISO 2007 – Tous droits réservés
U vitesse du vent (en mètres par seconde) indiquée par l'anémomètre à l'équilibre
f
U vitesse du vent (en mètres par seconde) indiquée par l'anémomètre en conditions normales de
i
fonctionnement, en soufflerie
U vitesse opérationnelle maximale spécifiée pour l'anémomètre (en mètres par seconde)
max
U vitesse opérationnelle minimale spécifiée pour l'anémomètre (en mètres par seconde)
min
U vitesse du vent instantanée (en mètres par seconde) indiquée par l'anémomètre à l'instant t
t
U seuil de démarrage (en mètres par seconde)
U vitesse du vent (en mètres par seconde) indiquée par l'anémomètre à l'angle d'attaque hors axe θ
θ
θ angle d'attaq
...
Questions, Comments and Discussion
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