Розробка вихрового вітрового приладу

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.274199

Ключові слова:

закрутка потоку, сталий вихровий рух, вертикальна тяга, викид відпрацьованого повітря, підвищена пропускна здатність

Анотація

Актуальність дослідження пов’язана з розробкою нового виду відновлюваного джерела енергії ‒ вихрового вітрового апарату з вертикальною віссю обертання без механізмів вітронаведення. Основною метою дослідження є розробка вихрового вітрогенератора з використанням математичного моделювання вихрового руху та проведення лабораторних експериментів на моделі. Об’єктом дослідження є вихровий вітроагрегат, що складається з концентратора з криволінійними каналами, всередині якого встановлено вітроколесо, і вертикальної труби, встановленої на концентраторі.

Розрахунки базуються на методі моделювання великих вихорів з розв’язком усереднених рівнянь Нав’є-Стокса. В результаті проведених досліджень отримано розподіл швидкостей в концентраторі, всередині конструкції та нагнітальній трубі. Обчислювальний експеримент показує, що звужувані канали концентратора створюють стійкий вихровий рух всередині конструкції та вертикальної труби. Використані методи розрахунку турбулентних течій дозволяють досліджувати аеродинамічні процеси в вітроустановках з вихровим ефектом. Відсутність поворотного механізму знижує ризики поломки обертових елементів через їх відсутність. Концентратор сприймає потік вітру з будь-якого боку і створює всередині себе вихровий рух за рахунок вигнутих каналів. Вихідні отвори криволінійних каналів спрямовані до лопатей вітроколеса, що збільшує максимальну передачу енергії вітрового потоку до лопатей вітроколеса. Вихровий рух всередині концентратора створює рівномірне обертання вітроколеса. Додатковим важливим моментом є відведення потоку відпрацьованого повітря від вихрового вітрового пристрою. Існуючі вітроелектростанції мають механізми вітронаведення, що ускладнює конструкцію, тому що не створюється стабільний режим обертання вітроколеса. Всі ці проблеми роботи станцій можна вирішити за допомогою вихрового вітряного пристрою

Біографії авторів

Marat Koshumbaev, S. Seifullin Kazakh Agrotechnical University

Doctor of Technical Sciences, Professor

Department of Thermal Power Engineering

Sultanbek Issenov, S. Seifullin Kazakh Agrotechnical University

PhD, Associate Professor, Dean of Faculty

Department of Energy

Faculty of Energy

Ruslan Iskakov, S. Seifullin Kazakh Agrotechnical University

PhD, Associate Professor

Department of Agrarian Technique and Technology

Yuliya Bulatbayeva, Abylkas Saginov Karaganda Technical University

PhD, Associate Professor

Department of Automation of Production Processes

Посилання

  1. Summary of Wind Turbine Accident data to 31 March 2022. Available at: https://scotlandagainstspin.org/wp-content/uploads/2022/04/Turbine-Accident-Summary-to-31-March-2022.pdf
  2. Lyakhnov, D. V., Morozov, P. V., Boeva, L. V., Kiselev, B. Yu. (2017). Issledovaniya vetrokoles s vertikal'noy os'yu vrascheniya. Molodoy ucheniy, 2 (136), 120–123. Available at: https://moluch.ru/archive/136/38044/
  3. Khozyainov, B. P., Khozyainov, D. B., Lobanova, M. B. (2012). Pat. No. 2518794 RF. Lopast' vetroturbiny s vertikal'noy os'yu vrascheniya. declareted: 03.09.2012; published: 10.06.2014. Available at: https://www.freepatent.ru/patents/2518794
  4. Novye vetrogeneratory dlya bazovykh stantsiy sotovoy svyazi. Available at: http://www.ecotoc.ru/alternative_energy/wind_energy/d161/
  5. Helix Wind. Vertical Wind. Available at: https://verticalwindturbineinfo.com/vawt-manufacturers/helix-wind/
  6. Turbina Energy. Available at: https://syenergy.com.ua/145_ветрогенераторы-turbina-energy
  7. Deshevaya vozobnovlyaemaya energiya iz vozdushnykh vikhrey. Available at: http://www.ekopower.ru/deshevaya-vozobnovlyaemaya-energiya-iz-vo/
  8. Vikhrevaya vetroenergeticheskaya ustanovka (2015). Moscow. Available at: http://viesh.ru/wp-content/uploads/2013/07/Вихревая-ветроэнергетическая-установка.pdf
  9. Bubenchikov, A. A., Demidova, N. G., Mal'kov, N. G. (2016). Ekologicheskaya ekspertiza vetroenergeticheskoy ustanovki. Molodoy ucheniy, 28.2 (132.2), 31–35. Available at: https://moluch.ru/archive/132/37006/
  10. Koshumbaev, M. B., Myrzakulov, B. K., Koshumbaev, A. M., Koshumbaeva, A. M. (2017). Pat. No. 2291 KZ. Vikhrevoy vetroagregat. Poleznaya model'. declareted: 31.07.2017.
  11. Koshumbayev, M., Koshumbayev, А. (2020). Mathematical modeling of air flow vortex motion in a wind turbine. Annali d’Italia, 4, 53–62. Available at: http://www.itadiana.com/wp-content/uploads/2020/02/Annali-d%E2%80%99Italia_%E2%84%964_2020_part_1.pdf
  12. Koshumbayev, M., Yerzhan, A., Myrzakulov, B., Kvasov, P. (2016). Theoretical and experimental researches on development of new construction of wind-driven generator with flux concentrator. Journal of Advances in Technology and Engineering Research, 2 (3), 100–104. Available at: https://www.academia.edu/34913346/Theoretical_and_experimental_researches_on_development_of_new_construction_of_wind_driven_generator_with_flux_concentrator
  13. Spalart, P. R. (2009). Detached-Eddy Simulation. Annual Review of Fluid Mechanics, 41 (1), 181–202. doi: https://doi.org/10.1146/annurev.fluid.010908.165130
  14. Ershkov, S. V. (2015). On Existence of General Solution of the Navier - Stokes Equations for 3D Non-Stationary Incompressible Flow. International Journal of Fluid Mechanics Research, 42 (3), 206–213. doi: https://doi.org/10.1615/interjfluidmechres.v42.i3.20
  15. Issenov, S., Iskakov, R., Tergemes, K., Issenov, Z. (2022). Development of mathematical description of mechanical characteristics of integrated multi-motor electric drive for drying plant. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (8 (115)), 46–54. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.251232
  16. Schneiders, J. F. G. (2014). Time-Supersampling 3D-PIV Measurements by Vortex-in-Cell Simulation. Aerospace Engineering, Delft University of Technology, 112.
  17. Chemin, J.-Y., Gallagher, I., Paicu, M. (2011). Global regularity for some classes of large solutions to the Navier-Stokes equations. Annals of Mathematics, 173 (2), 983–1012. doi: https://doi.org/10.4007/annals.2011.173.2.9
  18. Belov, I. A., Isaev, S. A. (2001). Modelirovanie turbulentnykh techeniy. Sankt-Peterburg, 108.
  19. Zhang, Y., Bao, W., Du, Q. (2007). Numerical simulation of vortex dynamics in Ginzburg-Landau-Schrödinger equation. European Journal of Applied Mathematics, 18 (5), 607–630. doi: https://doi.org/10.1017/s0956792507007140
  20. Eldredge, J. D. (2007). Numerical simulation of the fluid dynamics of 2D rigid body motion with the vortex particle method. Journal of Computational Physics, 221 (2), 626–648. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcp.2006.06.038
  21. Vertikal'nye vetrogeneratory TURBINA Energy. Available at: https://syenergy.com.ua/vetrogeneratory/317-%D0%B2%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80-turbina-te20.html
  22. Tziotziou, K., Scullion, E., Shelyag, S., Steiner, O., Khomenko, E., Tsiropoula, G. et al. (2023). Vortex Motions in the Solar Atmosphere. Space Science Reviews, 219 (1). https://doi.org/10.1007/s11214-022-00946-8
  23. Vetrogeneratory s vertikal'noy os'yu vrascheniya rossiyskogo proizvodstva. Available at: https://ekopower.ru/vetrogeneratoryi-s-vertikalnoy-osyu-vrashheniya-rossiyskogo-proizvodstva/
  24. Turalina, D. E., Bolysbek, D. A. (2018). Research with purpose of finding optimal variant of the guide blades of the vortex wind power installation. First International Scientific Conference: Alternative energy sources, materials and technologies (AESMT-18). Plovdiv, 38.
  25. Yumaev, N. R. (2018). Ekologicheskie aspekty primeneniya vozobnovlyaemykh istochnikov energii. Sovremennye tendentsii tekhnicheskikh nauk: materialy VI Mezhdunar. nauch. konf. Kazan': Molodoy ucheniy, 16–21. Available at: https://moluch.ru/conf/tech/archive/300/14145/
Розробка вихрового вітрового приладу

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-02-25

Як цитувати

Koshumbaev, M., Issenov, S., Iskakov, R., & Bulatbayeva, Y. (2023). Розробка вихрового вітрового приладу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(8 (121), 22–29. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.274199

Номер

Том 1 № 8 (121) (2023): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Marat Koshumbaev, Sultanbek Issenov, Ruslan Iskakov, Yuliya Bulatbayeva

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.