ПРИКАСПИЙСКИЙ ЖУРНАЛ

УПРАВЛЕНИЕ И ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

РОТОР ДАРЬЕ И ОПТИМИЗИРОВАННЫЕ ВЕТРОТУРБИНЫ: СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

Читать

Роткин Владимир Михайлович, Соколовский Юлий Борисович, Ажмухамедов Искандар Маратович РОТОР ДАРЬЕ И ОПТИМИЗИРОВАННЫЕ ВЕТРОТУРБИНЫ: СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ // Прикаспийский журнал:  управление и высокие технологии. — 2020. — №1. — Стр. 111-121.

Роткин Владимир Михайлович - НТА «Экологический императив», ricentr@mail.ru

Соколовский Юлий Борисович - НТА «Экологический императив», sokol1937y@gmail.com

Ажмухамедов Искандар Маратович - Астраханский государственный университет, iskander_agm@mail.ru

Рассматриваются возможности повышения энергопоказателей эффективности вертикально - осевых ветроэнергетических установок как альтернативных источников энергии. При значительном потенциале масштабирования вертикально - осевых ветротурбин научно - техническая информация о них в открытых источниках существенно ограничена. Предлагается методология оценки энергоэффективности ортогональных роторов на основе сравнительного анализа путем сопоставления расчетных моделей различных типов роторов с эталонной оптимизированной ветротурбиной. Методология представлена на примере анализа энергетического потенциала ротора Дарье. Адекватность методологии подтверждается практикой применения базовых аэродинамических зависимостей в расчетных моделях как в ветроэнергетике, так и в смежных отраслях. Модель взаимодействия воздушного потока с крыльчатой лопастью основана на допущении о суперпозиции лобовых сил и подъемной силы. Энергия, извлекаемая из взаимодействующего с лопастью воздушного потока, равна работе приложенных к лопасти сил на перемещении этой лопасти за полный оборот турбины. Исследование этой зависимости на экстремум даёт оптимальную конфигурацию лопастей. Расчетная модель взаимодействия воздушного потока с ротором Дарье рассматривается на примере симметричной лопасти с круглой лобовой поверхностью и хвостовой поверхностью треугольного сечения. Динамическая ось, проходящая через лобовую точку и вершину хвостовой части, разделяет лопасть Дарье на две несимметричные части, образующие динамическое крыло с переменной подъемной силой. Коэффициенты отбора энергии и мощности воздушного потока определяются аналогично оптимизированной крыльчатой лопасти. Сравнительный анализ выполнен на основе аэродинамического взаимодействия рабочих органов установки с воздушным потоком с учетом эффекта рассеяния потока под воздействием рабочих органов как преграды. Сопоставительный расчет показывает, что при кратном превосходстве оптимизированной турбины по вращательному моменту мощность равномасштабной установки Дарье сопоставима с оптимизированной турбиной.

Ключевые слова: ветровая турбина, лопасть, крыло, профиль, подъемная сила, лобовое сопротивление, ротор Дарье, оптимизация, энергоэффективность, сравнительный анализ, wind turbine, blade, wing, profile, lifting force, drag, Darier rotor, optimization, energy efficiency,