Optimizacija koncentratora vazduha vetroturbina sa vertikalnom osom obrtanja

Abstract

Neki od osnovnih problema savremenog društva su klimatske promene, globalno zagrevanje, zagađenje i sl. Većom eksploatacijom obnovljivih izvora energije, a naročito energije vetra, moguće je donekle smanjiti negativne efekte povećanja energetskih potreba. Jedan od mogućih načina boljeg iskorišćenja resursa vetra je postavljanje povećanog broja vetroturbina u urbane sredine. Međutim, kako one tada funkcionišu u nepovoljnim radnim uslovima (neravnomernoj i promenljivoj brzini, Zemljinom graničnom sloju, vrtložnom tragu okolnih objekata), potrebno je paralelno razvijati elemente kojima je moguće lokalno povećati brzinu neporemećenog, nadolazećeg strujnog polja. U tu svrhu, moguće je instalirati koncentrator vazduha, posebno projektovan za vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja. Predloženi koncentrator je koničnog oblika. Njegove geometrijske karakteristike moguće je dodatno optimizovati u zavisnosti od same vetroturbine ali i uslova na lokaciji na koju se postavlja. Odlikuju ga jednostavnost i operabilnost u svim pravcima duvanja vetra. Rad opisuje izvršene ravanske numeričke simulacije strujnog polja oko koncentratora vazduha sa ciljem definisanja njegovog optimalnog oblika, a u zavisnosti od zadatog prečnika i visine vetroturbine kao i nominalne vrednosti neporemećene brzine vetra. Proračuni su izvršeni metodom konačnih zapremina uz pretpostavke nestišljivog, viskoznog fluida. Rezultati su dati u obliku raspodela brzine kao i brojnih vizuelizacija strujnog polja. Optimizacija nekoliko osnovnih geometrijskih karakteristika koncentratora izvršena je na osnovu proračunatih aerodinamičkih performansi kao i ravnomernosti rezultujućih profila brzine.