Оптимизация характеристик ветроротора Дарье с прямыми управляемыми лопастями

Abstract

Приведены результаты исследований возможности повышения эффективности использования энергии ветра и улучшения динамических характеристик ветроротора Дарье с прямыми лопастями. Основная идея работы заключается в том, чтобы путем регулирования ориентации лопастей ротора относительно набегающего потока оптимизировать величину крутящего момента на валу ротора. Численное решение двухмерной задачи аэродинамики позволило получить исходные данные для разработки механизма регулирования положения лопастей. Возможность практической реализации подтверждена обширными экспериментальными исследованиями на нескольких моделях ветроротора. Показаны способность ротора с управляемыми лопастями самозапускаться при весьма низких скоростях ветрового потока, а также значительное увеличение коэффициентов использования энергии потока и крутящего момента на валу ветроротора по сравнению с аналогичным ротором с жестко фиксированными лопастями.

Наведено результати дослiджень можливостi пiдвищення ефективностi використання енергiї вiтру й полiпшення динамiчних характеристик вiтроротора Дар’є з прямими лопатями. Основна iдея роботи полягає в тому, щоб шляхом регулювання орiєнтацiї лопатей ротора щодо потоку, що набiгає, оптимiзувати величину крутного моменту на валу ротора. Чисельне розв’язання двовимiрної задачi аеродинамiки дозволило одержати вихiднi данi для розробки механiзму регулювання положення лопатей. Можливiсть практичної реалiзацiї пiдтверджена широкими експериментальними дослiдженнями на декiлькох моделях вiтроротора. Показано здатнiсть ротора з керованими лопатями самозапускатися при досить низьких швидкостях вiтрового потоку, а також значне збiльшення коефiцiєнтiв використання енергiї потоку й крутного моменту на валу вiтроротора порiвняно з аналогiчним ротором з жорстко фiксованими лопатями.

The possibility of increasing the energy efficiency of a Darrieus wind turbine with straight blades is considered. The basic idea is, by controlling the orientation of the blades relative to the oncoming flow, to optimize the magnitude of torque on the rotor shaft. The numerical solution of the twodimensional problem of aerodynamics allowed us to obtain basic data for developing a mechanism for adjusting the position of the blades. The possibility of a practical realization is confirmed by the extensive experimental studies on several wind turbine models. The wind turbine with controlled blades is self-starting at a rather low speed of wind. The energy efficiency of such turbine is one and a half time higher than that of a turbine with fixed blades.