Малопотужна вітроенергетична установка для середовища слабких вітрів

Abstract

Наукова новизна та значимість отриманих наукових результатів полягає: - на основі аналізу світових запасів вуглеводів, вітрового кадастру України обґрунтовано необхідність комплексного використання енергії малопотужних вітрів та сонця: в умовах міста – на дахах високо поверхових будинків з метою забезпечення освітлення в службових примі- щеннях в ночі, організації світлової реклами; в умовах сільської місцевості – як додаткове (аль- тернативне) джерело електричної енергії для приватних будинків, сільськогосподарських об’єктів; - на основі аналізу переваг та недоліків використання горизонтально- та вертикально- осьових роторів обертання обґрунтовано принцип побудови та вибір оптимальної структури малопотужної вітроенергетичної установки (МВЕУ) та її окремих складових на основі викорис- тання вертикально-осьового трьох лопатевого ротора Дар’є; - обґрунтовано необхідність використання конфузорів для використання енергії слабких вітрів, виконано аналіз різноманітних концентраторів енергії вітру з метою зменшення від’ємного впливу опору для вітрового потоку, наведено методику їх автоматизованого проек- тування; - розроблено методологію автоматизованого проектування МВЕУ, яка включає методики автоматизованого проектування конфузорів та вітроколіс (визначення відносного кроку при чи- сельному інтегруванні по висоті лопаті, відносної висоти частини лопаті, обґрунтування геомет- ричної форми лопаті, визначення площі міделевого перетину ротора, кута нахилу площини про- міжного профілю до горизонтальної площини, максимального по модулю кута атаки, азимуталь- них кутів, які відповідають максимальному за модулем куту атаки, коефіцієнта швидкохідності, обертаючого моменту, коефіцієнта потужності, розмірних параметрів вітротурбіни та ін.); - обґрунтовано підходи до математичного моделювання аеродинаміки роторів із застосуван- ням чисельних методів на основі використання імпульсних моделей, віхрових моделей, методу дискретних вихорів рівнянь Нав’є – Стокса, для яких запропоновано алгоритм чисельного розв’язання на основі узгодження полів тиску та швидкості і апроксимації конвективних похідних; - визначено необхідність моделювання турбулентності, для моделювання якої запропо- новано використовувати моделі турбулентності для осереднених за Рейнольдсом рівнянь Нав’є – Стокса, моделі, засновані на гіпотезі Буссінеска, методу перенесення Рейнольдсових напруг; - обґрунтовано оптимальну конструкцію енергоустановки з використанням енергії сонця на основі використання поворотної платформи сонячних панелей з можливістю руху у двох площинах, яка відслідковує положення сонця; - розроблено оптимальні структури дистанційної контролю подачі електроенергії безпо- середньо із МВЕУ в загальну електричну мережу та дистанційної діагностики технічного стану електричних систем узгодження параметрів МВЕУ з параметрами електроенергії загальної електричної мережі.