alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2023.06.067-075alternative-2278Research ArticleI. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 2. ВетроэнергетикаI. RENEWABLE ENERGY. 2. Wind energyВлияние заполнения объема вертикально-осевой ветротурбины лопастями на эффективность ее работыThe effect of filling the volume of the vertical-axial wind turbines with blades for efficiency her workНикольскийО. К.NikolskyO. K.

Олег Константинович Никольский - д.т.н., проф. заслуженный деятель науки и техники России

656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, д.46 тел. 7(385-2)29-07-107, тел. 7(905)986-89-49

Oleg Konstantinovich Nikolsky - Doctor of Technical Sciences, Professor, Honored Worker of Science and Technology of Russia.

656038, Barnaul, Lenin Ave., 46 tel. 7(385-2)29-07-107, tel. 7(905)986-89-49

ХозяиновБ. П.KhoziainovB. P.

Борис Петрович Хозяинов - канд. тех. наук, доцент

650000, г. Кемерово, ул. Весенняя д.28 тел. 7(3842)39-63-31, тел. 7(913)287-91-87

Boris Petrovich Khozyainov - Ph.D. in Engineering, Associate Professor

650000, Kemerovo, Vesennaya str., 28 tel. 7(3842)39-63-31, tel. 7(913)287-91-87

khozyainov-bp@mail.ruАлтайский государственный технический университетРоссияAltai State Technical UniversityRussian FederationКузбасский государственный технический университет им. Т.Ф. ГорбачеваРоссияKuzbass State Technical University named after T.F. GorbachevRussian Federation202323012024066775Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20232023Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/2278

Обеспечение электроэнергией удалённых агропромышленных комплексов (АПК), промышленных предприятий и небольших поселений связано с проблемами доставки топлива или устройством протяжённых линий электропередач, что требует дополнительного финансирования. В предлагаемой статье предложены ветроэнергетические установки с вертикальной осью вращения ветротурбины с лопастями, использующими принцип дифференциального лобового сопротивления, которые смогут решить создавшуюся ситуацию. Для обеспечения эффективной работы указанных ветротурбин предлагается увеличить скорость воздушного потока в объёме ветротурбины и не допустить обтекания ветротурбины воздушным потоком. Для этого, предлагается методика по определению оптимальных размеров лопастей и их количество для более полного использования энергии воздушного потока. Анализ работы ветротурбины показывает, что для повышения эффективности ее работы в условиях ветрового режима России (от 3 до 5 м/с) необходимо увеличить скорость воздушного потока в объёме ветротурбины, обеспечить прохождение воздушного потока через ее объем предотвращая её обтекание, улучшить аэродинамические коэффициенты лопастей. Следует учесть, увеличивая скорость воздушного потока в объёме ветротурбины, необходимо определится с количеством и размерами лопастей, учитывая их местоположение, иначе будет происходить обтекание ветротурбины.

The provision of electricity to remote agro-industrial complexes (AIC), industrial enterprises and small settlements is associated with problems of fuel delivery or the installation of extended transmission lines, which requires additional financing. In the proposed article, wind power installations with a vertical axis of rotation of a wind turbine with blades using the principle of differential drag are proposed, which will be able to solve the situation. To ensure the efficient operation of these wind turbines, it is proposed to increase the air flow velocity in the volume of the wind turbine and prevent the wind turbine from flowing around the air flow. To do this, a technique is proposed to determine the optimal size of the blades and their number for a more complete use of the energy of the airflow. The analysis of the operation of the wind turbine shows that in order to increase the efficiency of its operation in the conditions of the wind regime of Russia (from 3 to 5 m/s), it is necessary to increase the speed of the air flow in the volume of the wind turbine, to ensure the passage of the air flow through its volume preventing its flow, to improve the aerodynamic coefficients of the blades. It should be taken into account, increasing the speed of the air flow in the volume of the wind turbine, it is necessary to determine the number and size of the blades, taking into account their location, otherwise the wind turbine will flow around.

ветротурбинавертикальная осьаэродинамический коэффициентэффективностьколичество лопастейобтекание ветротурбиныwind turbinevertical axisaerodynamic coefficientefficiencynumber of bladeswind turbine flowReferencesБеляков, П. Ю. Прекрасный обзор роторных (вертикальных) ветроустановок от ученых Воронежа / П. Ю. Беляков. – URL: https://energyfuture.ru/prekrasnyj-obzor-rotornyx-vertikalnyx-etroustanovok-ot-uchenyx-ix-voronezha. – Загл. с экрана.Belyakov, P. YU. Prekrasnyi obzor rotornykh (vertikal'nykh) vetroustanovok ot uchenykh Voronezha / P. YU. Belyakov. – URL: https://energyfuture.ru/prekrasnyj-obzor-rotornyx-vertikalnyx-etroustanovok-ot-uchenyx-ix-voronezha. – Zagl. s ehkrana.Горелов Д. Н. Экспериментальное исследование энергетических характеристик двухъярусного ротора Савониуса // Теплофизика и аэромеханика. 2005. Т. 12. № 4. С. 693–696.Gorelov D. N. Ehksperimental'noe issledovanie ehnergeticheskikh kharakteristik dvukh"yarusnogo rotora Savoniusa // Teplofizika i aehromekhanika. 2005. T. 12. № 4. S. 693–696.Сабинин Г.Х. Теория идеального ветряка // Труды Центрального АэроГидродинамического Института Вып. 32. М.: Типо-Литография В.Т.У. им. Т. Дунаева, 1927. 27 с.Sabinin G.KH. Teoriya ideal'nogo vetryaka // Trudy Tsentral'nogo AehrOGidrodinamicheskogo Instituta Vyp. 32. M.: Tipo-Litografiya V.T.U. im. T. Dunaeva, 1927. 27 s.Редчиц Д.А. Аэродинамика трехлопастного ротора Савониуса // Вестник двигателестроения. 2009. № 3 С. 71-76.Redchits D.A. Aehrodinamika trekhlopastnogo rotora Savoniusa // Vestnik dvigatelestroeniya. 2009. № 3 S. 71-76.Хозяинов Б.П. Обоснование параметров вертикально-осевых ветроэнергетических установок в условиях малых природных скоростей ветра / Б. П. Хозяинов; − Кемерово: КузГТУ, 2021. – 334с.Khozyainov B.P. Obosnovanie parametrov vertikal'no-osevykh vetroehnergeticheskikh ustanovok v usloviyakh malykh prirodnykh skorostei vetra / B. P. Khozyainov;  Kemerovo: KuZGTU, 2021. – 334s.Пат. 2773251 Российская Федерация, МПК F 03 D 3/04. Ветродвигатель с регулируемыми ветронаправляющими экранами/ Б. П. Хозяинов. − № 2021119614; заявл. 05.07.2021 ; опубл. 01.06.2022, Бюл. № 16.Pat. 2773251 Rossiiskaya Federatsiya, MPK F 03 D 3/04. Vetrodvigatel' s reguliruemymi vetronapravlyayushchimi ehkranami/ B. P. Khozyainov. № 2021119614; zayavl. 05.07.2021 ; opubl. 01.06.2022, Byul. № 16.Пат. 2722792 Российская Федерация, МПК F 03 D 3/00. Ветротурбина с воздухонесущими конструкциями и изменяющимися габаритами лопастей/ Б. П. Хозяинов, Д. Б. Хозяинов, М. Б. Лобанова. − № 2019129662; заявл. 19.09.2019; опубл. 03.06.2020, Бюл. № 16. – 5 с.Pat. 2722792 Rossiiskaya Federatsiya, MPK F 03 D 3/00. Vetroturbina s vozdukhonesushchimi konstruktsiyami i izmenyayushchimisya gabaritami lopastei/ B. P. Khozyainov, D. B. Khozyainov, M. B. Lobanova. № 2019129662; zayavl. 19.09.2019; opubl. 03.06.2020, Byul. № 16. – 5 s. Driss Z., Mlayeh O., Driss S., Maaloul M., Abid M. S. Numerical study of an unconventional Savonius wind rotor with a 75° bucket arc angle // American Journal of Mechanical Engineering. 2015. Vol. 3. No. 3A. R. 15–21. https://doi.org/10.12691/ajme-3-3A-3.Driss Z., Mlayeh O., Driss S., Maaloul M., Abid M. S. Numerical study of an unconventional Savonius wind rotor with a 75° bucket arc angle // American Journal of Mechanical Engineering. 2015. Vol. 3. No. 3A. Р. 15–21. https://doi.org/10.12691/ajme-3-3A-3.Driss Z., Mlayah O., Driss S., Maaloul M., Abid M. S. Study of a small incurved savonius wind rotor: experimental validation // International Journal of Mechanics and Applications. 2015. Vol. 5. Iss. 2. P. 31–36. https://doi.org/10.5923/j.mechanics.20150502.01.Driss Z., Mlayah O., Driss S., Maaloul M., Abid M. S. Study of a small incurved savonius wind rotor: experimental validation // International Journal of Mechanics and Applications. 2015. Vol. 5. Iss. 2. P. 31–36. https://doi.org/10.5923/j.mechanics.20150502.01.All-Faruk A., Sharifian A. Geometrikal optimization of f swirling Savonius wind turbine using an open jet wind tunnel // Alexandria Engineering Journal . 2016. Vol. 55. Lssue 3. P. 055-2064.All-Faruk A., Sharifian A. Geometrikal optimization of f swirling Savonius wind turbine using an open jet wind tunnel // Alexandria Engineering Journal . 2016. Vol. 55. Lssue 3. P. 055-2064.Menet J.-L., Bourabaa N. Increase in the Savonius rotors efficiency via a parametric investigation. 2004. [Ehlektronnyiresurs]. URL: https://www.researchgate.net/publication/228957621_Increase_in_the_Savonius_rotors_efficiency_via_a_parametric_investigation (15.03.2021).Menet J.-L., Bourabaa N. Increase in the Savonius rotors efficiency via a parametric investigation. 2004. [Электронныйресурс]. URL: https://www.researchgate.net/publication/228957621_Increase_in_the_Savonius_rotors_efficiency_via_a_parametric_investigation (15.03.2021).Tian Wenlong, Song Baowei, Van Zwieten J. H., Pyakurel P. Computational fluid dynamics prediction of a modified Savonius wind turbine with novel blade shapes // Energies. 2015. Vol. 8. Iss. 8. R. 7915– 7929. https://doi.org/10.3390/en8087915.Tian Wenlong, Song Baowei, Van Zwieten J. H., Pyakurel P. Computational fluid dynamics prediction of a modified Savonius wind turbine with novel blade shapes // Energies. 2015. Vol. 8. Iss. 8. Р. 7915–7929. https://doi.org/10.3390/en8087915.Tian Wenlong, Song Baowei, Van Zwieten J. H., Pyakurel P. Computational fluid dynamics prediction of a modified Savonius wind turbine with novel blade shapes // Energies. 2015. Vol. 8. Iss. 8. Р. 7915–7929. https://doi.org/10.3390/en8087915.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.