|
Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Стереопанорамный анеморумбометр для системы ориентации горизонтально-осевой ветроэнергетической установки
Е. В. Соломин, А. С. Мартьянов, А. А. Ковалёв, Г. Н. Рявкин, К. В. Осинцев, Я. С. Болков, Д. С. Антипин Южно-Уральский государственный университет
(национальный исследовательский университет),
г. Челябинск, 454080, Россия
(публикуется на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International)
Аннотация:
Традиционный подход к ориентации ротора горизонтально-осевой ветроэнергетической установки по ветру приводит к появлению известной дифференциальной ошибки ориентации из-за вращающихся лопастей и периодического отклонения воздушного потока.
Для снижения ее величины в традиционном подходе используется флюгер, расположенный сверху гондолы.
В настоящем исследовании предлагается новый подход — использование комплексного или «стереодатчика» в виде двух устройств, симметрично расположенных по обе стороны гондолы (аналогично стереоскопическим устройствам).
Для доказательства эффективности подхода были выбраны несколько характерных точек вблизи гондолы для последующего моделирования воздушных потоков в ее области в программе ANSYS® CFX с использованием
$k$–$\varepsilon$ модели турбулентности на основе дифференциальных уравнений Навье–Стокса.
В каждой точке была рассчитана средняя величина ошибки угла ориентации при следующих условиях: различных скоростях ветра, значениях быстроходности и углов направления на ветер.
В результате выявлены две наиболее подходящие для размещения приборов точки.
В численном виде показано преимущество стереопанорамного анеморумбометра перед традиционным на примере расчетного случая с номинальными параметрами.
Анализ в Matlab/Simulink показал прирост производительности ветроэнергетической установки за счет повышения достоверности определения направления ветра при применении правильно расположенных датчиков ветрового потока.
Данная статья не дает представления о конструкции датчика, поскольку для определения правильного направления ветра можно использовать любой принцип. Однако авторами рассматривается новый «стереодатчик», который будет более детально исследоваться в следующих работах.
Ключевые слова:
горизонтально-осевая ветроэнергетическая установка, система управления ориентацией, CFD-анализ, дифференциальная ошибка, имитационное моделирование отклонения флюгера, сокращение энергетических потерь.
Получение: 3 мая 2023 г. Исправление: 29 мая 2023 г. Принятие: 25 июня 2023 г. Публикация онлайн: 26 сентября 2023 г.
Образец цитирования:
Е. В. Соломин, А. С. Мартьянов, А. А. Ковалёв, Г. Н. Рявкин, К. В. Осинцев, Я. С. Болков, Д. С. Антипин, “Стереопанорамный анеморумбометр для системы ориентации горизонтально-осевой ветроэнергетической установки”, Вестн. Сам. гос. техн. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки, 27:3 (2023), 573–592
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/vsgtu2016 https://www.mathnet.ru/rus/vsgtu/v227/i3/p573
|
|