ПРОБЛЕМИ АЕРОДИНАМІЧНОЇ СТАЛОСТІ І МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНОЇ УСТАНОВКИ ТУРБОГЕНЕРАТОРНОГО ТИПУ
DOI:
https://doi.org/10.32782/KNTU2618-0340/2020.3.2-1.7Ключові слова:
вітроенергетична установка; математична модель; сталість; метод еквівалентних перетвореньАнотація
Пропонується підхід до отримання математичного опису динаміки безмультіплікаторной турбогенераторної вітроенергетичної установки в безрозмірному нормованому вигляді, а також оцінка наявних запасів аеродинамічної стійкості для різних вітрових умов на основі запропонованої математичної моделі. Підхід визначається за заданим формуванні рівнянь динаміки обертального руху гвинтових груп з використанням законів збереження і рівноваги з урахуванням аеродинамічних характеристик вітроколеса і турбомашин. В подальшому на основі методу еквівалентних перетворень математичних моделей отримані рівняння динаміки вітроенергетичної установки в нормованому вигляді щодо швидкохідностей вітроколеса і кожної з турбомашин. Рівняння динаміки вітроенергетичної установки в нормованому вигляді представляють собою систему нелінійних параметричних диференціальних рівнянь, параметри яких залежать як від конструктивних особливостей установки, так і від параметрів вітрового потоку. Пропоновані рівняння динаміки вітроенергетичної установки в нормованому вигляді мають симетричний вид і можуть бути використані на етапі проектування для різних схем побудови. Найбільш важливим результатом дослідження є встановлена залежність параметрів нелінійних рівнянь динаміки вітроенергетичної установки від градієнта швидкості вітру. Методом комп'ютерного моделювання виконано дослідження залежності запасів аеродинамічної сталості від швидкості вітрового потоку і градієнта цієї швидкості. Встановлено, що при наявності позитивного градієнта швидкості вітрового потоку запаси аеродинамічній сталості вітроенергетичної установки при постійному навантаженні знижуються. Позитивний градієнт швидкості вітрового потоку може бути викликаний, наприклад, поривами вітру або зсувом вітру. Ефект зменшення запасів аеродинамічної сталості вітроенергетичної установки є більш значним при менших швидкостях вітрового потоку. Пропоновані рівняння динаміки вітроенергетичної установки в нормованому вигляді можуть бути використані для вирішення широкого кола завдань проектування і дослідження динамічних режимів вітроенергетичних установок для умов змінного вітрового потоку.
Посилання
Голубенко Н. С. Аэродинамические особенности безмультипликаторной турбогенераторной схемы ветроэлектрической установки большой мощности. Нетрадиционная энергетика в ХХI веке: материалы IV международной конференции. (Гурзуф, 29 сентября−3 октября 2003 г.). С. 125–132.
Миргород В. Ф., Ранченко Г. С., Голубенко Н. С. Моделирование динамических режимов ветроэнергетической установки большой мощности. Авіаційно-космічна техніка і технологія. 2006. № 4(30). С. 96–99.
Твайдел Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии. Москва: Энергоатомиздат, 1990. 392 с.
Шефтер Я. И., Использование энергии ветра. Москва: Энергоатомиздат, 1983. 200 с.
Johnson G. Wind Energy System. N.Y: Prentice Hall, 1985. 421 p.
Гвоздева И. М., Миргород В. Ф., Деренг Е. В., Полищук П. И., Глазева О. В.Преобразование математической модели динамики ветроэнергетической установки к нормированой форме. Електромеханічні і енергозберегаючі системи. 2012. № 3(19). С. 456–458.
