Numerička analiza strujanja oko vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja pri promenljivoj brzini vetra
Abstract
U najvećem broju sprovedenih eksperimentalnih i numeričkih ispitivanja vetroturbina sa vertikalnom osom obrtanja njihove performanse merene su ili određivane u donekle veštačkim uslovima. Naime, prilikom merenja u aerotunelu, ugaona brzina rotora vetroturbine ili brzina vetra definisane su kao nepromenljive veličine. Sa druge strane, kod numeričkih ispitivanja najčešće se zadaju obe ove vrednosti pa se na osnovu njih i strujne slike oko rotora određuje moment u odnosu na osu obrtanja, a potom i raspoloživa snaga. U realnosti, tokom rada vetroturbine, situacija je veoma drugačija. Ovim radom predstavljena je nešto drugačija metodologija numeričke procene performansi vetroturbine koja podražava njen realni rad na terenu i može poslužiti kao dobra polazna tačka za planiranje eksperimenta.
Problem opstrujavanja posmatran je kao dinamički sa promenljivim graničnim uslovima. Nominalna vrednost intenziteta brzine menjana je po stepenastom sinusoidnom zakonu u realnom vremenu da bi se prošlo ...kroz više radnih režima. Intenzitet stvarne brzine vetra računat je slučajnim izborom ali tako da se nije mogao razlikovati više od 25% od trenutne nominalne vrednosti. Ampituda i učestanost promene brzine vetra su varirane. Ukupni moment u odnosu na osu obrtanja računat je iz normalnih i tangencijalnih napona koji se javljaju po površini lopatica. Potom su određivane vrednosti ugaonog ubrzanja i ugaone brzine rotora. Promena ugaone brzine kontrolisana je tako da odgovara generatoru i/ili reduktoru koji takođe čine sastavni deo ovakvog sistema.
Proračuni su vršeni u komercijalnom softverskom paketu ANSYS FLUENT uz implementaciju određenih korisničkih funkcija kojima su regulisane promenljive veličine. Rezultati proračuna obuhvataju reakciju vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja na promenljivu brzinu vetra u realnom vremenu i procenu njenih performansi. U tom smislu, ovakva studija može biti veoma korisna za unapređenje i verifikaciju numeričkog modela, planiranje i pripremu eksperimenta ili razvoj upravljačkog aparata ili drugih elemenata vetroturbine.
Keywords:
vetroturbine / proračunska dinamika fluida / nestacionarni uslovi / simulacija terenskog ispitivanjaSource:
Energija, ekonomija, ekologija - Energetika, 2014, XVI, 3-4, 398-403Publisher:
- Savez energetičara
Funding / projects:
- Research and Development of Advanced Design Approaches for High Performance Composite Rotor Blades (RS-MESTD-Technological Development (TD or TR)-35035)
Collections
Institution/Community
Mašinski fakultetTY - JOUR AU - Svorcan, Jelena AU - Stupar, Slobodan AU - Posteljnik, Zorana AU - Peković, Ognjen AU - Trivković, Srđan PY - 2014 UR - https://machinery.mas.bg.ac.rs/handle/123456789/4503 AB - U najvećem broju sprovedenih eksperimentalnih i numeričkih ispitivanja vetroturbina sa vertikalnom osom obrtanja njihove performanse merene su ili određivane u donekle veštačkim uslovima. Naime, prilikom merenja u aerotunelu, ugaona brzina rotora vetroturbine ili brzina vetra definisane su kao nepromenljive veličine. Sa druge strane, kod numeričkih ispitivanja najčešće se zadaju obe ove vrednosti pa se na osnovu njih i strujne slike oko rotora određuje moment u odnosu na osu obrtanja, a potom i raspoloživa snaga. U realnosti, tokom rada vetroturbine, situacija je veoma drugačija. Ovim radom predstavljena je nešto drugačija metodologija numeričke procene performansi vetroturbine koja podražava njen realni rad na terenu i može poslužiti kao dobra polazna tačka za planiranje eksperimenta. Problem opstrujavanja posmatran je kao dinamički sa promenljivim graničnim uslovima. Nominalna vrednost intenziteta brzine menjana je po stepenastom sinusoidnom zakonu u realnom vremenu da bi se prošlo kroz više radnih režima. Intenzitet stvarne brzine vetra računat je slučajnim izborom ali tako da se nije mogao razlikovati više od 25% od trenutne nominalne vrednosti. Ampituda i učestanost promene brzine vetra su varirane. Ukupni moment u odnosu na osu obrtanja računat je iz normalnih i tangencijalnih napona koji se javljaju po površini lopatica. Potom su određivane vrednosti ugaonog ubrzanja i ugaone brzine rotora. Promena ugaone brzine kontrolisana je tako da odgovara generatoru i/ili reduktoru koji takođe čine sastavni deo ovakvog sistema. Proračuni su vršeni u komercijalnom softverskom paketu ANSYS FLUENT uz implementaciju određenih korisničkih funkcija kojima su regulisane promenljive veličine. Rezultati proračuna obuhvataju reakciju vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja na promenljivu brzinu vetra u realnom vremenu i procenu njenih performansi. U tom smislu, ovakva studija može biti veoma korisna za unapređenje i verifikaciju numeričkog modela, planiranje i pripremu eksperimenta ili razvoj upravljačkog aparata ili drugih elemenata vetroturbine. PB - Savez energetičara T2 - Energija, ekonomija, ekologija - Energetika T1 - Numerička analiza strujanja oko vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja pri promenljivoj brzini vetra EP - 403 IS - 3-4 SP - 398 VL - XVI UR - https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_4503 ER -
@article{ author = "Svorcan, Jelena and Stupar, Slobodan and Posteljnik, Zorana and Peković, Ognjen and Trivković, Srđan", year = "2014", abstract = "U najvećem broju sprovedenih eksperimentalnih i numeričkih ispitivanja vetroturbina sa vertikalnom osom obrtanja njihove performanse merene su ili određivane u donekle veštačkim uslovima. Naime, prilikom merenja u aerotunelu, ugaona brzina rotora vetroturbine ili brzina vetra definisane su kao nepromenljive veličine. Sa druge strane, kod numeričkih ispitivanja najčešće se zadaju obe ove vrednosti pa se na osnovu njih i strujne slike oko rotora određuje moment u odnosu na osu obrtanja, a potom i raspoloživa snaga. U realnosti, tokom rada vetroturbine, situacija je veoma drugačija. Ovim radom predstavljena je nešto drugačija metodologija numeričke procene performansi vetroturbine koja podražava njen realni rad na terenu i može poslužiti kao dobra polazna tačka za planiranje eksperimenta. Problem opstrujavanja posmatran je kao dinamički sa promenljivim graničnim uslovima. Nominalna vrednost intenziteta brzine menjana je po stepenastom sinusoidnom zakonu u realnom vremenu da bi se prošlo kroz više radnih režima. Intenzitet stvarne brzine vetra računat je slučajnim izborom ali tako da se nije mogao razlikovati više od 25% od trenutne nominalne vrednosti. Ampituda i učestanost promene brzine vetra su varirane. Ukupni moment u odnosu na osu obrtanja računat je iz normalnih i tangencijalnih napona koji se javljaju po površini lopatica. Potom su određivane vrednosti ugaonog ubrzanja i ugaone brzine rotora. Promena ugaone brzine kontrolisana je tako da odgovara generatoru i/ili reduktoru koji takođe čine sastavni deo ovakvog sistema. Proračuni su vršeni u komercijalnom softverskom paketu ANSYS FLUENT uz implementaciju određenih korisničkih funkcija kojima su regulisane promenljive veličine. Rezultati proračuna obuhvataju reakciju vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja na promenljivu brzinu vetra u realnom vremenu i procenu njenih performansi. U tom smislu, ovakva studija može biti veoma korisna za unapređenje i verifikaciju numeričkog modela, planiranje i pripremu eksperimenta ili razvoj upravljačkog aparata ili drugih elemenata vetroturbine.", publisher = "Savez energetičara", journal = "Energija, ekonomija, ekologija - Energetika", title = "Numerička analiza strujanja oko vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja pri promenljivoj brzini vetra", pages = "403-398", number = "3-4", volume = "XVI", url = "https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_4503" }
Svorcan, J., Stupar, S., Posteljnik, Z., Peković, O.,& Trivković, S.. (2014). Numerička analiza strujanja oko vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja pri promenljivoj brzini vetra. in Energija, ekonomija, ekologija - Energetika Savez energetičara., XVI(3-4), 398-403. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_4503
Svorcan J, Stupar S, Posteljnik Z, Peković O, Trivković S. Numerička analiza strujanja oko vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja pri promenljivoj brzini vetra. in Energija, ekonomija, ekologija - Energetika. 2014;XVI(3-4):398-403. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_4503 .
Svorcan, Jelena, Stupar, Slobodan, Posteljnik, Zorana, Peković, Ognjen, Trivković, Srđan, "Numerička analiza strujanja oko vetroturbine sa vertikalnom osom obrtanja pri promenljivoj brzini vetra" in Energija, ekonomija, ekologija - Energetika, XVI, no. 3-4 (2014):398-403, https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_machinery_4503 .