В статье предоставлен газодинамический анализ различных поверхностей при воздействии на них ветровой нагрузки. Определены закономерности, даны рекомендации по размещению ветроустановок.
Ключевые слова: набегающий поток, газодинамический анализ, ветровое воздействие, ветроустановка
Вопрос размещения систем альтернативных источников непосредственно на территории прилежащей к объекту электроснабжения является основополагающим в вопросе их экономической эффективности.
В виду того, что данные системы обладают следующими негативными особенностями: это, во-первых, нестабильная по времени и мощности генерация [1,2], во-вторых, наличие высоких потерь непосредственно в системе, а также в устройствах передачи электроэнергии [3–5], в-третьих, необходимость немедленного потребления либо запаса выработанной энергии. [6]
Вследствие перечисленных факторов, появляется необходимость в размещении таких систем как можно ближе к питающему объекту, на что, в свою очередь, накладывает дополнительные ограничения на такие системы, ввиду того, что сам объект потребления будет оказывать негативное депрессивное воздействие на предполагаемую генерацию, ввиду затенения в случае с солнечными установками, создание мертвой безветренной зоны для ветроэнергетических установок.
Решением данных проблем является вопрос о максимально экономически выгодном месте размещения генерирующих мощностей.
На начальном этапе было произведено исследование влияния набегающего потока воздуха на отдельно стоящий объект, для обнаружения снижения скоростей потока за исследуемым объектом, рис. 1.
Рис. 1. Исследуемый объект
Скорость набегающего потока принималась равной 11 м/с, направление воздействия изменилось в пределах 3600.
Результаты исследования для плоскости исследованного объёма представленные на рис. 2.
Рис. 2. Градации скоростей набегающего потока
Особое снижение скоростей можно зафиксировать на 2,4 h в зоне A, фактор влияния объекта снижается только при достижении 10 h, где за h принимается грань исследуемого объекта.
На основе проведённого исследования можно составить следующие выводы о снижении скоростей, что представлено на рис. 3.
Рис. 3. Аксонометрическое представление зон снижения скоростей потока
Основным выводом данного исследования является определение зон относительного снижения скоростей набегающего потока в зависимости от геометрических параметров объекта воздействия.
Как правило объекты генерации альтернативной энергии находятся на урбанизированной территории, что ставит перед собой задачу исследования влияния скопления нескольких объектов на определение оптимальной зоны размещения системы с альтернативными источниками энергии.
Для примера такого исследования взят некий заселенный район, рис. 4.
Рис. 4. Урбанизированная территория
Оценка влияния взаимного расположения объектов, а также направления набегающего потока представлены на рис. 5–7.
Рис. 5. Воздействие набегающего потока, вид 1
Рис. 6. Воздействие набегающего потока, вид 2
Рис. 7. Воздействие набегающего потока, вид 3
Произведенный анализ указывает, что при воздействии ветровой нагрузки с 4 основных направлений, можно выделить две основные зоны A и B, где поток остаётся ламинарным и пистонным в независимости от направления ветрового воздействия. В этих зонах поток защищен от дестабилизации окружающими объкетами.
Как следствие можно сделать вывод, что системы альтернативного электроснабжения рекомендуется размещать вдали от высоких зданий и сооружений.Как выше уже было сказано, многие факторы оказывают влияние на выработку электроэнергии автономными альтернативными электростанциями.
Среди таких факторов воздействия можно выделить естественно — природное воздействие рельефа на ветровой поток. Рис. 8 представляет собой рельеф исследуемой области.
Рис. 8. Аксонометрическая модель исследуемой поверхности
Скорость набегающего потока принималась равной 11 м/с. Результаты исследования представлены на рис. 9,10.
Рис. 9. Общее распространение ветрового потока, вид 1
Рис. 10. Общее распространение ветрового, вид 2
В заключении можно сделать вывод, что наиболее благоприятными местами для размещения установок ВЭУ, а также систем альтернативного электроснабжения являетюся ровные, открытые поверхности.
Итак, наиболее благоприятными местами для размещения систем альтернативного электроснабжения являются ровные, открытые поверхности, вдали от высоких зданий и сооружений. В этих зонах поток защищен от дестабилизации окружающими объектами.
Литература:
- Дайчман, Р. А. Климатологические характеристики ветровой энергии / Р. А. Дайчман // Научный обозреватель. — 2015. — № 11(59). — С. 43–45.
- Дайчман, Р. А Факторы, влияющие на выработку электроэнергии ветроустановки / Р. А. Дайчман // Приволжский научный вестник. — 2016. — № 1(53). — С. 41–44.
- Дайчман, Р. А. Использование ветроэнергетических установок в Российской Федерации / Р. А. Дайчман // Апробация. — 2015. –№ 11(38). — С. 13–15.
- Дайчман, Р. А. Эффективность выбора современных ветрогенераторов / Р. А. Дайчман // Апробация. — 2015. –№ 12(39). — С. 24–27.
- Дайчман, Р. А. Рекомендации по выбору контроллеров заряда аккумуляторных батарей для систем альтернативного электроснабжения / Р. А. Дайчман // Журнал научных и прикладных исследований. — 2015. –№ 12. — С. 139–141.
- Дайчман, Р. А Рекомендации по выбору инвертора для систем автономного электроснабжения / Р. А. Дайчман // Приволжский научный вестник. — 2016. — № 1(53). — С. 38–41.
