Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕТРОАГРЕГАТОВ С СООСНЫМИ ВЕТРОТУРБИНАМИ В СИСТЕМАХ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.25-30.025-033

Полный текст:

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных исследований горизонтально-осевого ветроагрегата с соосным расположением ветротурбин. Предполагается, что такая компоновка ветротурбины может быть использована при проектировании ветроагрегатов относительно небольшой мощности и при размещении на ограниченной площади, поскольку соосные системы имеют преимущества по габаритным показателям и максимальному использованию ометаемой площади. Возможность использования соосных горизонтально-осевыхветротурбин исследовалась с точки зрения положительного или отрицательного влияния турбин друг на друга. Обзор литературы показал, что при определённых условиях функционирование близко расположенныхтурбин может в целом улучшать характеристики потока, при этом повышая общую эффективность ветроэнергетической системы. Эксперименты проводились в аэродинамической трубе Т-5 с двумя соосными модельными двухлопастными ветротурбинами, вращающимися в противоположных направлениях. Генератородной турбины находился с ней на одном валу в рабочей части аэродинамической трубы, а второй – в нижнемотсеке экспериментального стенда и был связан с турбиной через трансмиссионную передачу. На основе созданного испытательного стенда проводилась фиксация динамических, энергетических и частотных характеристик ветроэнергетической системы. Фиксация динамических характеристик проводилась с помощью комбинированного приёмника давления Пито – Прандтля. Энергетические показатели фиксировались автоматическими приборами учёта. Для замера частоты вращения турбин применялся лазерный метод с последующейфиксацией данных частотомером. Полученные данные подвергались некоторой корректировке, связанной стехническими особенностями проведения эксперимента. При низких скоростях ветра наблюдалось падениемощности соосного ветроагрегата по сравнению с изолированно работающей ветротурбиной. Такое падениесвязывалось с наличием возвратных потоков, которые усиливают турбулентность. При увеличении скоростиветра влияние возвратных потоков снижалось, при этом мощность ветроэнергетической системы с сооснымрасположением турбин значительно возрастала и превосходила мощность изолированно работающей турбины. Результаты показали возможность использования соосной компоновки ветротурбин для определённыхтипов ветроагрегатов и её перспективность при условии более детального исследования.

Об авторе

Л. И. Кныш
Днепровский национальный университет имени Олеся Гончара
Украина

Людмила Ивановна Кныш - доктор. технических наук, профессор, заведующая кафедрой аэрогидромеханики и энергомассопереноса

д. 72, пр. Гагарина, Днепр, 49010



Список литературы

1. Будько, В.И. Современное состояние и развитие возобновляемой энергетики / В.И. Будько, С.А. Кудря, А.В. Пепелов // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2017. – № 4–6. – С. 130–141.

2. Islam, M.R. Progress and recent trends of wind energy technology / M.R. Islam, S. Mekhilef, R. Saidur // Renew Sustain Energy Rev. – 2013. – No. 21. – P. 456–468.

3. Головко, В.М. Вплив параметрів системи орієнтації ротора з використанням конструктивної схеми «хвіст на косому шарнірі» на статичні характеристики ВЕУ / В.М. Головко [и др.] // Відновлювана енергетика. – 2016. – № 1 (44). – С. 45–54.

4. Головко, В.М. Вплив параметрів системи орієнтації ротора з використанням конструктивної схеми підпружиненого хвоста на статичні характеристики вітроустановки / В.М. Головко [и др.] // Відновлювана енергетика. – 2015. – № 3 (42). – С. 30–39.

5. Eriksson, S. Evaluation of different turbine concepts for wind power / S. Eriksson, H. Bernhoff, M. Leijon // Renew Sustain Energy Rev. – 2008. – No. 12. – P. 1419–1434.

6. Кудря, С.О. Оцінка вітрового енергетичного потенціалу зони відчуження ЧАЕС / С.А. Кудря [и др.] // Відновлювана енергетика. – 2016. – № 3 (46). – С. 44–49.

7. Тучинский, Б.Г. Математические модели некоторых оптимизационных задач расстановки ветровых электроустановок / Б.Г. Тучинский // Відновлювальна енеогетика. – 2013. – № 1 (32). – С. 52–57.

8. Sørensen, B. Renewable Energy: its Physics, Engineering, Use, Environmental Impacts, Economy, and Planning Aspects / B. Sørensen. – Elsevier Academic Press, New York, 2004.

9. Соломин, Е.В. О размещении ветроэнергетических установок на зданиях и сооружениях / Е.В. Соломин // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2014. – № 9. – 42–45.

10. Coleman, C.P. A Survey of Theoretical and Experimental Coaxial Rotor Aerodynamic Research / C.P. Coleman. – NASA Technical Paper 3675, March 1997. – P. 32.

11. Tescione, G. Near wake flow analysis of a vertical axis wind turbine by stereoscopic particle image velocimetry / G. Tescione [et al.] // Renew. Energy. – 2014. – No. 70. – P. 47–61.

12. Dabiri, J.O. Potential order-of-magnitude enhancement of wind farm power density via counterrotating vertical-axis wind turbine arrays / J.O. Dabiri // J. Renew. Sustain. Energy. – 2011. – No. 3. – P. 043104.

13. Zanforlin, S. Fluid dynamic mechanisms of enhanced power generation by closely spaced vertical axis wind turbines / S. Zanforlin, T. Nishino // Renewable Energy. – 2016. – No. 99. – P. 1213–1226.

14. Lam, H.F. Measurements of the wake characteristics of coand counter-rotating twin H-rotor vertical axis wind turbines / H.F. Lam, H.Y. Peng // Energy. – 2017. – No. 131. – 13–26.

15. Ahmadi-Baloutaki, M. A wind tunnel study on the aerodynamic interaction of vertical axis wind turbines in array configurations / M. Ahmadi-Baloutaki, R. Carriveau, D.S-K. Ting // Renewable Energy. – 2016. – No. 96. – P. 904–913.

16. Кныш, Л.И. Влияние некоторых геометричеcких параметров на энергетические показатели ветродвигателей с вертикальной осью вращения / Л.И. Кныш, О.Г. Гоман // Відновлювальна енергетика. – 2017.– № 4 (51). – С. 59–66.

17. Абрамовский, Е.Р. Проблемы оптимизации параметров ветряных двигателей / Е.Р. Абрамовский, Н.Н.Лычагин. – Днепропетровск: Наука и образование, 2014. – 274 с.

18. Sun., Zh. Improved fixed point iterative method for blade element momentum computations / Zh. Sun [et al.] // Wind Energy. – 2017. –Vol. 20. – Iss. 9. – P.1585– 1600.

19. Тарасов, С.В. Вычислительная гидродинамика на службе ветроэнергетики / С.В. Тарасов [и др.] // Вісник Дніпропетровського університету. Серія: Механика. – 2016. – № 5 (24). – С. 38–48.

20. Dhert, T. Aerodynamic shape optimization of wind turbine blades using a Reynolds-averaged Navier– Stokes model and an adjoint method / T. Dhert [et al.] // Wind Energy. – 2017. – Vol. 20. – Iss. 5. – P. 909–926.

21. Troldborg, N. A simple model of the wind turbine induction zone derived from numerical simulations / N. Troldborg, A. Raul, M. Forsting // Wind Energy. – 2017. – Vol. 20. – Iss. 12. – P. 2011–2020.

22. Ramos-García, N. Hybrid vortex simulations of wind turbines using a three-dimensional viscous-inviscid panel method / N. Ramos-García [et al.] // Wind Energy. – 2017. – Vol. 20. – Iss. 11. – P.1871–1889.

23. Sheldahl, R.E. Aerodynamic Characteristics of Seven Symmetrical Airfoil Sections Through 180Degree Angle of Attack for Use in Aerodynamic Analysis of Vertical Axis Wind Turbines – Sandia National laboratories / R.E. Sheldahl, P.C. Klimas. – Energy report, 1981. – 120 p.

24. Hansen, M.O. Aerodynamics of wind turbine / M.O. Hansen. – UK: Earthscan; 2008.

25. Eunkuk, S. Characteristics of turbine spacing in a wind farm using an optimal design process / S. Eunkuk [et al.] // Renewable Energy. – 2014. – Vol. 65. – P. 245–249.

26. Капля, Е.В. Результаты экспериментальных исследований частоты вращения двойного горизонтально-осевого ветроколеса / Е.В. Капля // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2015. – № 17–18. – С. 30–33.

27. Ерохин, Ф.А. Исследование горизонтальноосевой трёхлопастной ветроэнергетической устновки / Ф.А. Ерохин // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2015. – № 17–18. – С. 38–41.

28. Доржиев, С.С. Осевые ускорители низкопотенциальных ветровых потоков / С.С. Доржиев, Е.Г. Базарова, К.А. Горинов // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2015. – № 7. – С. 37–47.

29. Sha Wei. Dynamic response analysis on torsional vibrations of wind turbine geared transmission system with uncertainty /Sha Wei [et al.] // Renewable Energy. – 2015. – Vol. 78. – Р. 60–67.

30. Игнатьев, С.Г. Коэффициент использования установленной мощности как критерий эффективности ветроэнергетической установки / С.Г. Игнатьев // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2016. – № 5–6. – С. 28–38.


Для цитирования:


Кныш Л.И. О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕТРОАГРЕГАТОВ С СООСНЫМИ ВЕТРОТУРБИНАМИ В СИСТЕМАХ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2018;(25-30):25-33. https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.25-30.025-033

For citation:


Knysh L.I. ON POTENTIAL OF USING WIND TURBINES WITH COAXIAL WIND ROTORS FOR AUTONOMOUS POWER SUPPLY. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2018;(25-30):25-33. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2018.25-30.025-033

Просмотров: 252


ISSN 1608-8298 (Print)