ОЦЕНКА ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ТИПА

Автор: Андрей Петрович Голуб

Организация: НИИ механики МГУ

ОЦЕНКА ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ТИПА

В работе рассматривается, как преобразовать механическую энергию в электрическую, для ветроэнергетических установок колебательного типа. В качестве ветроприёмного устройства используется двухзвенный аэродинамический маятник. О его динамике достаточно подробно написано в работах [1-3]. Где, в частности, показано, что при определённых значениях параметров, маятник может совершать периодические движения, с которых возможно снимать энергию. Предполагается, что съём энергии производится с помощью генератора на первом звене, так как ось вращения этого звена неподвижна, в отличие от оси вращения второго звена. Поэтому воздействие генератора вводится, как демпфирование d в первом шарнире.

Для некоторых параметров системы результаты численного моделирования достаточно хорошо количественно согласовывались с экспериментом (V=13 м/с. R=16,5 см). Для таких параметров и была дана оценка энергии, которую можно снимать с данного объекта. При отсутствии пружин на первом звене положение равновесия «по потоку» было асимптотически устойчиво. При увеличении  – жёсткости пружины на первом звене, частота автоколебаний увеличивалась. Амплитуда первого звена вначале увеличивалась, а затем уменьшалась с ростом . В связи с этим, интересуют параметры, при которых была наибольшая амплитуда колебаний и следующие далее, то есть значения =1.6, 3.2 и 6.4 (подробнее в [2-3]). Менялось лишь значение коэффициента d.

 Проведено численное исследование зависимости коэффициента полезного действия   от параметра d.

На Рис.1 представлена эта зависимость для трёх пружин, которые были рассмотрены выше. Для случая  значение  мало, а для  и , в определённом диапазоне  достигает значений 0.15-0.17. При этом для  диапазон d для «оптимальных»  мал, а для  диапазон d существенно больше. Поэтому введение пружины на первом звене приводит не только к потере устойчивости, но и к увеличению коэффициента .

 

1.    Голуб А.П., Селюцкий Ю.Д. О влиянии жёсткости крепления на динамику двухзвенного аэродинамического маятника // Доклады Академии Наук. 2018. Том 481. №3. С. 254-257

2.    Голуб А.П. Экспериментальное исследование упруго-закреплённого аэродинамического двухзвенного маятника // Труды конференции-конкурса молодых учёных НИИ механики МГУ. 2018. С. 77-81

3.    Голуб А.П. Диссертация на соискание учёной степени к.ф.-м.н. Динамика двухзвенного аэродинамического маятника // МГУ имени М.В. Ломоносова. 2019.