Интернаука №16 ((часть2) 2020 - [26]

𝐻−𝐿/2

той.Другие более экзотические стратегии конверта-

ции механической энергия в электрическую энергии

Поскольку вихревая частота одинакова по всей

в настоящее время нет.

длине мачты, получаем:

4. Сопротивление усталости

Резонансные ветрогенераторы VIV характери-

𝐷(𝑦) = 𝑑 𝑣∞(𝑦) − 𝑎𝑋(𝑦) (6)

зуются отсутствием механических компонентов, из

𝑣∞(𝐿2)

– за которых возникает не желательное трение.

Правильная оценка градиента скорости, в том

Устройство имеет стержень из углеродного волокна,

подвергающееся динамической

числе эффект разрыва в верхней части мачты, долж-

ны служить для поиска того же вихревой частоты

выпадения по всей мачте. Для того, чтобы достичь

желаемого резонанса, эта частота должна совпадать

с частотой всей структуры нормального режима ко-

лебаний.

3. Генератор

Преобразование энергии в электричество можно

сделать разными способами. Поскольку колебание

устройства очень близки к кантилеверу, использо-

вание материалов с прочной электромеханической

связью будут уместны. Если сопротивление устало-

сти и плотность мощности этих материалов будут, в

будущем резонансные аэрогенераторы VIV смогут

интегрировать их. В настоящее время наиболее раз-

вит вариант получения электрической энергии это

электромагнитная индукция, особенно с помощью

генератора с постоянными магнитами. Наложение

исключительных мобильных валов и сферический

Рисунок 3. Расположение генератора и системы

переменный характер движения мачты обуславли-

настройки

вают конструкцию подходящегогенератора для этой

технологии. Дело в том, что максимальная скорость

A. фиксированная часть статора

мачты происходит там, где кажется, что она прохо-

B. подвижная часть генератора

дит через нейтральное положение колебаний, с

C. опора статора циклической изгибающей

электромагнитной точки зрения взаимодействие

нагрузке. Этот тип спроса обычно вызывает матери-

между магнитами и катушками происходит с мачтой

альный из – за сопротивления усталости. В соответ-

в вертикальном положении. Это доказано, что эта

ствии с принципом осторожности, устройство, изгиб

стратегия приводит нас к ослабленные траектории

которого всегда был на одной и той же плоскости, с

мачты или даже к исчезновению резонанса. Это

максимальным углом и непрерывной рабочей часто-

происходит потому, что система логически ищет

той 5 Гц. Классическая формулировка:

траекторию минимальной энергии.

Еще один важный аспект, который необходимо

𝑆𝑓 = 𝑎 · 𝑁𝑏 (7)

учитывать в конструкции генератора является необ-

ходимость поддержания полной осевой симметрии.

с 𝑆𝑢𝑡 = 500 МПа, S’e = 252 МПа и коэффициен-

Устройство должно вести себятождественно не за-

тами 𝐾𝑎 =0,96, 𝐾𝑏 = 0,94, 𝐾𝑞= 0,98, 𝐾𝑑 = 1, 𝐾𝑒 = 0,98, висящее от направления ветра. Таким образом, ис-

𝐾

пользование постоянных магнитов, расположенных

𝑔 = 0,97, 𝐾𝑐 = 0,897, это привело нас к ожидаемому

результату.

в кольце изакрепленные на мачте снова подтвер-

Срок эксплуатации 19,83 года.

ждают нашу стратегию правдивой. Наконец, аэро-

5. Вывод

динамические преимущества, связанные с легкой

Реализация ветрогенераторного устройства на

мачта должна быть выделена (амплитуда идиапазон

основе аэроупругого резонанса возможно. Данный

блокировки). Одновременное использование мо-

ветрогенератор предлагается для современного и

бильного кольцо для выработки электроэнергии и

актуального потребления энергии ветра, которое

настройки структуры экономит вес и затраты. На

сводит к минимуму потребности в обслуживании.

рисунке 3 показаны компонентыгенератора. Кольца

Стройное и круглое поперечное сечение ветрогене-

с постоянными магнитами b крепятся к мачте. Когда

ратора, диаметр которого может быть переменным в

мачта прогибается, взаимодействие катушки и маг-

соответствии с высотой. Поддерживает резонанс в

нита, закрепленные на статоре увеличивается. Ста-

более широком диапазоне ветраскорости, также

торная часть генератора поддерживается структурой

предложена стратегия, основанная на магнитном

49

Журнал «Интернаука»

№ 16 (145), часть 2, 2020 г.

отталкивании с использованием постоянных магни-

статор которых прикреплен к земле, подвижная

тов. В заключении, относительное преобразование

часть прикреплена к колеблющейся части конструк-

механической энергии в электрическую энергию,

ции. А самое главное, нет механических компонен-

также было проиллюстрировано использование по-

тов которые подвергаются износу из-за трения.

стоянных магнитов генераторов переменного тока,

Список литературы:

1. C. C. Feng, “The measurement of vortexinduced effects in a flow past stationary andoscillating circular and D-section cylinders” MSc thesis, University British Columbia,Vancouver, 1968.

2. D. A. Spera and T. R. Richards. “Modifiedpower law equations for vertical wind profiles” ,NASA Lewis ResearchCenter, 1979.

3. A. Betz. “Das Maximum der theoretisch moglichen Ausnutzung des Windes durch Windmotoren” Zeitschrift für das gesamte Turbinenwesen, 1920, pags 307–309.