Желкенді жел электр станциясы үшін тороидальды желкенді таңдау

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Желкенді жел электр станциясы үшін тороидальды желкенді таңдау
Жел электр станциясын қолданудың негізгі міндеттерінің бірі жел энергиясын пайдалану тиімділігін арттыру болып табылады. Көлденең және тік роторлары бар жел электр станцияларының пайдалы әрекет күшінің коэффициенті Бенц коэффициентінен аспайтыны белгілі [1, 2]. Бірқатар ғалымдар, мысалы, Абдолрахим Резаейха, Берт Блоккен[ 3], Росарио Ланцафаме [4] өз еңбектерінде ЖЭС тиімділігін арттыру мақсатында жаңа және жетілдірілген ЖЭС жұмыс органдарын сынау үшін виртуалды аэродинамикалық құбырлар түрінде компьютерлік бағдарламаны қолданды. Дегенмен, жел екпінінің болжанбауы жағдайында ЖЭС-тің ПӘК-ін ұлғайту және ЖЭС жұмысына байланысты проблемаларды жою жөніндегі міндет бүгінгі күнге дейін өзекті болып отыр.
Мақалада тербелмелі жұмыс органы бар желкенді ЖЭС ұсынылады [5].
1-суретте екі бөліктен тұратын желкенді жел электр станциясының демонстрациялық моделі көрсетілген: 10 мачтадан және 11 тороидальды желкеннен тұратын жұмыс органы, сондай-ақ SHOLKOR платформалық манипуляторынан манипулятор түрлендіргіші [6].
Тороидальды парустың көлденең қимасы үшін ұшақтың Р-II-14% (ЦАГИ-718) қанатының профилі қабылданады, өйткені ол қажетті көтеру күшін қамтамасыз етеді және желдің кинетикалық энергиясын тиімді пайдалануға мүмкіндік береді. Тороидальды желкеннің диаметрлі жазықтығы белгілі бір бұрышқа ауытқыған кезде жел ағыны үзілетін етіп таңдалады. Осылайша, тороидальды желкеннің көтеру күші мен қарсылық күші азаяды. Тороидалды желкен мен желкенді жел электр станциясының тағы бір ерекшелігі - жел электр станциясының жұмысы желдің қай бағыттан соғатындығынан тәуелді емес, желкенді жел электр станциясы қосымша реттеуді және желкеннің жел соғатын жағына қарай жағдайының өзгеруін қажет етпейді. Бұл желкенді ЖЭС жұмыс органының салмағын азайтады және қосымша құрылғылар үшін шығындарды қажет етпейді.

1 Сурет - Желкенді жел электр станциясының демонстрациялық моделі
Желкенді ЖЭС 10 діңгегі (мачта) берік және жеңіл материалдан жасалған. Мачтаның функциясы тороидальды парустың тербелісінің механикалық энергиясын платформалық манипуляторға жоғалтпай беру болып табылады.
SHOLKOR 9 платформалық манипуляторы 1 платформасының жоғарғы жағынан және 2 платформасының төменгі жағынан тұрады [7]. 10 Мачта платформалық манипулятордың 1-нің жоғарғы жылжымалы бөлігіне қатаң бекітілген. Плавтформалық манипулятордың төменгі бөлігі негізге (діңгегіне) қатаң бекітіледі. Жоғарғы платформа 1 және төменгі платформа 2 өзара алты қозғалмалы актуаторлармен 3-8 А1, В1, С1, А2, В2, С2 байланыс нүктелері арқылы байлнысады. Актуаторлар бір-бірімен сфералық байланыс немесе жаңа патенттелген кабельдік байланыс арқылы қосылған. Бұндай байланыс тәсілдері платформалық манипулятордың жоғарғы бөлігіне кеңістікте еркін орын алмастыруға мүмкіндік береді. Белгілі сызықтық генераторларды актуаторлармен параллель қосып, жұмыс органынан электр энергиясын өндіруге болады.
Желкенді жел электр станциясының тороидалды желкенін ары қарай жобалау үшін тороидалды желкеннің геометриялық өлшемдерінің есептеу алгоритмін құру қажет.
Желкен ұшақ қанатының аэродинамикалық профилі түрінде көлденең қимасы бар тороидальды пішінге ие. Аэродинамикалық профильдің қимасының периметрін есептеу үшін аналитикалық тәуелділіктер болмағандықтан, аэродинамикалық профильдің периметрін анықтау үшін эллипс формасы қабылданды.
Тороидальды желкеннің беткі ауданын есептеу кезінде бірнеше ерекшеліктерді ескеру қажет, атап айтқанда айналу денесінің беті айналу осіне қатысты R эксцентриктілігіне ауысатын эллипс түрінде пайда болады.
Эллипс теңдеуі шеңберді бойымен анықталады:
x0y0=ar00brrcostbsint, 0=t=2PI,
Мұндағы a, b - эллипстің жартыосьтері.
Алынған теңдеудің П бұрышына айналу үшін сол жақтағы айналу матрицасын көбейтеміз:
Mθ=cosθ-sinθsinθcosθ,
x1y1=Mθx0y0=acostcosθ-bsintsinθacos tsinθ+bsintcosθ.

x1y1 және r0 векторын қосу арқылы графикті х осімен r-ға 0арай жылжытамыз :
xy=x1y1+ r0=acostcosθ-bsintsinθ+racostsinθ+b sintcosθ.
Алынған фигураны y осіне қатысты айналдыру барысында үшөлшемді фигураны аламыз, оның бетінің ауданы келесі теңдікке тең:
Sy=2PIacosθI1-bsinθI2+rI3,
мұнда I1=02PIcostx2+y2dt, I2=02PIsintx2+y2dt
I3=02PIx2+y2dt .

I1 интегралында келесі алмастырулар: u=sin⁡(t), du=costdt, u1=sin2PI=0, u2=sin0=0 жасай отырып, келесі теңдікті аламыз I1=0.
I2 интегралымен ұқсас әрекеттер жасаймыз: алмастыру жолымен υ=-cos⁡(t), dυ=sintdt, υ1=-cos2PI=-1, υ2=-cos0=-1, I2=0 екендігін аламыз.
Ендеше:
Sy=2PIrI3=2PIr02PIx2+y2dt .
Туындылады алып және тригонометриялық түрлендірулер жасай отырып, келесі теңдікті табамыз:
x2+y2=a2sin2t+b2cos2(t)
Мына теңдікті аламыз:
I3=02PIx2+y2dt=02PIa2sin2t+b2cos2(t ) dt ,
Мұндағы I3 - эллипс периметрі. I3 интегралы қарапайым функцияларда шешімі болмайды. Оны φ=PI2 жағдайындағы ɛ-ден тәуелді екінші типтегі Е(ε, φ) эллиптикалық интеграл арқылы көрсетуге болады: Еε, PI2=Еε . Алмастырулар жасау арқылы b2=a21-ε2, 0=ε=1, келесі теңдікті аламыз I3=4aЕ(ε) , мұндағы 0=ε=a2-b2a1 - эллипстің эксцентриситеті.
Соңында келесі теңдікті аламыз:
Sy=2PIr02PIx2+y2dt=2PIr4aEε=8PIarEε ,
Бұл теңдік негізінен Lэлл=4aEε эллипс периметрі және у осіне қатысты айналу уақытында эллипстің центрі арқылы сипатталатын шеңбердің периметрінің Lшеңбер=2PIr туындысы болып табылады.
Сонымен тороидалды желкен бетінің ауданын есептеу үшін Lэлл пен Lшеңбер табу керек. Lэлл табу үшін келесі формуламен ε= a2-b2a эксцентриситетті және екінші ретті толық эллиптикалық интегралды Е(ɛ) табу қажет. Е(ɛ)-ны дайын кестелерден немесе 2-суретте көрсетілген диаграммадан алуға болады. Ол диаграммада 0=κ=1 шартында екінші ретті толық интегралдар берілген .
Тәжірибелік қолданыс үшін формулалармен есептеуге ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.