Сибирский федеральный университет

Перевод названия: Geometrical and Numerical Modeling of a Stationary Modular Windmill for Regions with a Wide Range of Wind Loads

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2019

Ключевые слова: ветроустановка, конфузор, диффузор, возобновляемые источники энергии, windmill, converging cone, diffuser, renewable energy sources

Аннотация: Приведен обзор как традиционных источников энергии, их особенности использования и недостатки, а также и возобновляемых источников энергии: потенциал, перспективы их использования в различных областях экономики. На основе статистических данных по ветровой нагрузке в регионах Российской Федерации (Красноярском крае, районах рек Енисей и Ангара), а также данных по ветровой нагрузке (побережье США) показаны возможности использования ветроустановок на водных участках (моря, реки, озера). На основе расчетных данных и экспериментальных исследований для эффективной выработки электроэнергии предложена модульная конструкция с концентратором воздушного потока, состоящая из конфузора, ветроколеса, установленного в цилиндрической части модуля, диффузора, синхронного генератора с постоянными магнитами, каркасно-ферменных элементов конструкций и жалюзийных решёток, установленных на входе в конфузор и на выходе из диффузора, и размещаемая в долинах рек, на побережье озёр, морей и океанов. Разработанная модульная конструкция имеет преимущества перед другими традиционными ветроустановками, поскольку позволяет учитывать уникальный ветровой режим области размещения, что обеспечивает стабильную работу. Численное моделирование аэродинамического воздействия на элементы модуля конструкции показало распределение скоростей формирующиеся при обтекании конструкции ветровым потоком, давлений, силы и аэродинамические коэффициенты, подтвердившие правильность выбранного конструкторского решения. Данные расчеты являются основой для дальнейших исследований и оптимизации конструкции. The article contains an overview of both traditional energy sources, specific features and drawbacks associated with their utilization, and renewable energy sources, including their potential and prospects of using them in different sectors of the economy. The possibilities of using wind turbines in water areas (seas, rivers, and lakes) are shown proceeding from the statistical data on wind load in different regions of the Russian Federation (including the Krasnoyarsk region and the areas of the Yenisei and Angara Rivers), as well as data on the wind load in the United States coastal areas. Based on the calculated data and experimental investigations, a modular design with an air flow concentrator consisting of an converging cone, a wind wheel installed in the module cylindrical part, a diffuser, a permanent-magnet synchronous generator, frame-and-truss structural elements, and louvered gratings installed at the converging cone inlet and at the diffuser outlet, and placed in river valleys, on the coast of lakes, seas and oceans is proposed for efficient generation of electricity. The developed modular design has advantages over other traditional windmills, because it makes it possible to take into account the unique wind conditions in the placement area, due to which stable operation is ensured. Numerical simulation of the aerodynamic impact on the module structural elements gave the distribution of velocities produced by the wind flow as it streamlines the structure, as well as pressures, forces and aerodynamic coefficients, which have confirmed correctness of the chosen design solution. These calculations are the basis for further investigations and optimization of the design.

Журнал: Вестник Московского энергетического института. Вестник МЭИ

Выпуск журнала: № 5

Номера страниц: 53-61

ISSN журнала: 19936982

Место издания: Москва

Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Национальный исследовательский университет МЭИ

• Надараиа Цезари Георгиевич (ООО «КВОНТ»)
• Шестаков Иван Яковлевич (Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф Решетнева)
• Бабкина Людмила Алексеевна (Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф Решетнева)
• Фадеев Александр Александрович (Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М.Ф Решетнева)
• Селиванов Андрей Ильич (ООО «КВОНТ»)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК