Стационарные режимы ветроэнергетической установки на базе ротора Савониуса при наличии стабилизатора напряжения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследуется малая ветроэнергетическая установка, рабочим элементом которой является ротор Савониуса. В электрическую цепь установки включен стабилизатор напряжения и нагрузочное сопротивление. На основе феноменологических соображений построена математическая модель рассматриваемой электромеханической системы. В результате аналитического исследования этой модели показано, что при определенных условиях на параметры в системе возникает явление гистерезиса. Необходимо отметить, что такой гистерезис обусловлен именно наличием стабилизатора напряжения. Проведена серия экспериментов. С использованием полученных экспериментальных данных проведена идентификация параметров предложенной модели. Результаты экспериментов достаточно хорошо согласуются с результатами аналитического исследования. Предложен алгоритм регулирования нагрузочного сопротивления, позволяющий обеспечить максимальную выходную мощность.

Об авторах

В. М. Буданов

НИИ механики МГУ

Email: seliutski@imec.msu.ru
Россия, Москва

А. П. Голуб

НИИ механики МГУ

Email: seliutski@imec.msu.ru
Россия, Москва

М. З. Досаев

НИИ механики МГУ

Email: seliutski@imec.msu.ru
Россия, Москва

К. В. Климов

НИИ механики МГУ

Email: seliutski@imec.msu.ru
Россия, Москва

Ю. Д. Селюцкий

НИИ механики МГУ

Автор, ответственный за переписку.
Email: seliutski@imec.msu.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Wang H., Xiong B., Zhang Z., Zhang H., Azam A. Small Wind Turbines and Their Potential for Internet of Things Applications // iScience. 2023. V. 26. № 9. P. 107674. https://doi.org/:10.1016/j.isci.2023.107674.
  2. Al-Kayiem H.H., Bhayo B.A., Assadi M. Comparative Critique on the Design Parameters and Their Effect on the Performance of S-Rotors // Renewable Energy. 2016. V. 99. P. 1306–1317. https://doi.org/:10.1016/j.renene.2016.07.015.
  3. Cuevas-Carvajal N., Cortes-Ramirez J.S., Norato J.A., Hernandez C., Montoya-Vallejo M.F. Effect of Geometrical Parameters on the Performance of Conventional Savonius VAWT: A Review // Renewable & Sustainable Energy Reviews. 2022. V. 161. № 3. P. 112314.
  4. Sheldahl R.E., Blackwell B.F., Feltzt L.V. Wind Tunnel Performance Data for Two- and Three-Bucket Savonius Rotors // J. Energy. 1978. V. 2. № 3. P. 160–164.
  5. Saha U.K., Thotla S., Maity D. Optimum Design Configuration of Savonius Rotor Through Wind Tunnel Experiments // J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 2008. V. 96. P. 1359–1375. https://doi.org/:10.1016/j.jweia.2008.03.005.
  6. Fujisawa N. On the Torque Mechanism of Savonius Rotors // J. Wind Eng. & Ind. Aerodyn. 1992. V. 40. P. 277–292.
  7. Jian C., Kumbernuss J., Linhua Z., Lin L., Hongxing Y. Influence of Phase-Shift and Overlap Ratio on Savonius Wind Turbine’s Performance // ASME. J. Sol. Energy Eng. 2012. V. 134. № 1. P. 011016. https://doi.org/:10.1115/1.4004980.
  8. Nasef M.H., El-Askary W.A., Abdel-Hamid A.A., Gad H.E. Evaluation of Savonius Rotor Performance: Static and Dynamic Studies // J. Wind Eng. & Ind. Aerodyn. 2013. V. 123. P. 1–11. https://doi.org/:10.1016/j.jweia.2013.09.009.
  9. Bach G. Untersuchungen über Savonius-Rotoren und Verwandte Strömungsmaschinen // Forschung auf dem Gebiete des Ingenieurwesens. 1931. Bd. 2. S. 218–231.
  10. Kamoji M.A., Kedare S.B., Prabhu S.V. Experimental Investigations on single Stage, Two Stage and Three Stage Conventional Savonius Rotor // Intern. J. Energy Res. 2008. V. 32. P. 877–895. https://doi.org/:10.1002/er.1399.
  11. Frikha S., Driss Z., Ayadi E., Masmoudi Z., Abid M.S. Numerical and Experimental Characterization of Multi-Stage Savonius Rotors // Energy. 2016. V. 114. P. 382–404. https://doi.org/:10.1016/j.energy.2016.08.017.
  12. Kacprzak K., Liskiewicz G., Sobczak K. Numerical Investigation of Conventional and Modified Savonius Wind Turbines // Renewable Energy. 2013. V. 60. P. 578–585. https://doi.org/:10.1016/j.renene.2013.06.009.
  13. Roy S., Saha U.K. Wind Tunnel Experiments of a Newly Developed Two Bladed Savonius-Style Wind Turbine // Applied Energy. 2015. V. 137. P. 117–125. https://doi.org/:10.1016/j.apenergy.2014.10.022.
  14. Roy S., Ducoin A. Unsteady Analysis on the Instantaneous Forces and Moment Arms Acting on a Novel Savonius-Style Wind Turbine // Energy Conversion & Management. 2016. V. 121. P. 281–296. https://doi.org/:10.1016/j.enconman.2016.05.044.
  15. Scheaua F.D. Comparative Numerical Analysis on Vertical Wind Turbine Rotor Pattern of Bach and Benesh Type // Energies. 2020. V. 13. P. 2311. https://doi.org/:10.3390/en13092311.
  16. Rizk M., Nasr K. Computational Fluid Dynamics Investigations Over Conventional and Modified Savonius Wind Turbines // Heliyon. 2023. V.9. № 6. P. 16876. https://doi.org/:10.1016/j.heliyon.2023.e16876.
  17. Mohamed M.H., Janiga G., Pap E., Thévenin D. Optimal Blade Shape of a Modified Savonius Turbine Using an Obstacle Shielding the Returning Blade // Energy Conversion Management. 2011. V. 52. № 1. P. 236–242. https://doi.org/:10.1016/j.enconman.2010.06.070.
  18. Chan C.M., Bai H.L., He D.Q. Blade Shape Optimization of the Savonius Wind Turbine Using a Genetic Algorithm // Applied Energy. 2018. V. 213. P. 148–157. https://doi.org/:10.1016/j.apenergy.2018.01.02.
  19. Tartuferi M., D’Alessandro B., Montelpare S., Ricci R. Enhancement of Savonius Wind Rotor Aerodynamic Performance: a Computational Study of New Blade Shapes and Curtain Systems // Energy. 2015. V. 79. P. 371–384. https://doi.org/:10.1016/j.energy.2014.11.023.
  20. Tomar S.S., Dewan A., Singh T.P. Effects of Axisymmetric-Omnidirectional Deflector on Aerodynamics of Modified Bach Savonius Rotor for Power Enhancement // Energy Convers. Manag. 2023. V. 297. P. 117720. https://doi.org/:10.1016/j.enconman.2023.117720.
  21. Selyutskiy Y.D., Klimina L.A., Masterova A.A., Hwang S.S., Lin C.H. Savonius Rotor as a Part of Complex Systems // J. Sound & Vibr. 2019. V. 442. P. 1–10. https://doi.org/:10.1016/j.jsv.2018.10.020.
  22. Zolotov I.I., Shevtsov A.A., Mkrtychev S.V. Simulation Model of Dynamic Voltage Stabilizer for Autonomous Power Supply Systems // J. Physics: Conference Series. 2019. V. 1333, N. 6. P. 062034. https://doi.org/:10.1088/1742–6596/1333/6/062034.
  23. Kоршунов А.И. Два подхода к анализу устойчивости стабилизаторов напряжения постоянного тока с переменной структурой силовой части // Практическая силовая электроника. 2017. № 2(66). С. 12–19.
  24. Dosaev M.Z., Lin C.H., Lu W.L., Samsonov V.A., Selyutskii Yu.D. A Qualitative Analysis of the Steady Modes of Operation of Small Wind Power Generators // J. Appl. Math. Mech. 2009. V. 73. № 3. P. 259–263. https://doi.org/:10.1016/j.jappmathmech.2009.07.015.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024