Small Wind Turbine Design Notes

Notes based on a session during the Centre for Alternative Technology Windpower Course 
Notes written and taught by Hugh Piggott with input from Claus Nybroe. 

 Hugh Piggott writes: 
 The first time I did this talk at CAT they threw me in with no preparation, "Just come as you are!"
and I had to wave my arms about a lot. Since then I have done it countless times, but I still get more
than a few blank looks. It's probably the most obscure bit of the course. Finally after about ten
years, I have produced a full set of notes. I am so pleased, I asked Ian to put it on his site, and he
has! Thanks Ian. Sorry I did not explain Betz's theorem, or 'tip speed ratio'. Buy my book
'Windpower Workshop' and read the whole story :­) 

Content

Defining drag vs lift forces  

page 2

Finite element blade design  

page 3

The maths of lift and drag   

page 4

Setting the best blade angle   

page 5 

Shape of the apparent wind   

page 6

Optimising the chord width   

page 7

'Back of an envelope' design   

page 8 

Factors affecting power coefficient  

page 9 

Ideal shapes and practical limits   

page 10

Pros and cons of high speed rotors   

page 11 

Variation of size and twist windmill blade

page 12  

Defining drag vs lift forces 

Finite element blade design

The maths of lift and drag

Setting the best blade angle

Shape of the apparent wind

Optimising the chord width

'Back of an envelope' design 

Factors affecting power coefficient

Ideal shapes and practical limits 

Pros and cons of high speed rotors

Variation of size and twist in a 2.3mdiameter wooden windmill blade