RU2660759C1 - Method of forcing horizontal-axial wind turbine - Google Patents
Method of forcing horizontal-axial wind turbine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660759C1 RU2660759C1 RU2016125602A RU2016125602A RU2660759C1 RU 2660759 C1 RU2660759 C1 RU 2660759C1 RU 2016125602 A RU2016125602 A RU 2016125602A RU 2016125602 A RU2016125602 A RU 2016125602A RU 2660759 C1 RU2660759 C1 RU 2660759C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wind turbine
- blade
- angle
- sections
- forcing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000003631 expected effect Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области техники, использующей энергию воздушного потока, ветра (скоростной напор).The invention relates to the field of technology using the energy of air flow, wind (high-pressure).
Уровень техникиState of the art
Настоящее изобретение описывает метод форсирования горизонтально осевой ветровой турбины и определяет область его применения.The present invention describes a method of forcing a horizontally axial wind turbine and determines its scope.
В данном изобретении в качестве прототипа рассматривается одно-, двух- или трехлопастная (в пределе - без ограничения количества лопастей) горизонтально осевая ветровая турбина, в которой лопасть может иметь угол относительной закрученности сечений в диапазоне от 0° до 90°.In this invention, a one-, two- or three-bladed (in the limit - without limiting the number of blades) horizontally axial wind turbine in which the blade may have a relative twist angle of sections in the range from 0 ° to 90 ° is considered as a prototype.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Согласно общепринятой методике, в настоящее время применяется аэродинамическая модель ветровой турбины, лопасти которой находятся в режиме ламинарного обтекания воздушным потоком (с углами атаки до 5° в каждом их сечении). В данном изобретении рассматривается форсированная горизонтально осевая ветровая турбина, лопасти которой в своей комлевой части находятся в закритической, по углам притекания потока, иначе, в срывной, зоне обтекания. Этот режим достигается путем уменьшения угла относительной закрученности сечений лопасти. Установив по передней кромке комля такой лопасти предкрылок (дефлектор), можно использовать закритический режим обтекания потоком, ламинируя его.According to the generally accepted technique, an aerodynamic model of a wind turbine is currently being used, the blades of which are in the regime of laminar flow around the air stream (with angles of attack of up to 5 ° in each section). The present invention considers a forced horizontal axial wind turbine, the blades of which in their butt part are located in the supercritical, at the angles of the inflow of the flow, otherwise, in the stall, flow around zone. This mode is achieved by reducing the angle of relative twist of the sections of the blade. By installing a slat (deflector) along the leading edge of the butt of such a blade, you can use the supercritical flow regime by laminating it.
Применение метода форсирования горизонтально осевой ветровой турбины позволяет получить дополнительный импульс по направлению ее вращения с целью увеличения крутящего момента. Это допущение можно обосновать, следуя теории лопасти: чем больше отклонение потока за каждым сечением лопасти, тем больше движущая сила ветровой турбины в целом.The application of the method of forcing a horizontally axial wind turbine allows you to get an additional impulse in the direction of its rotation in order to increase the torque. This assumption can be justified by following the theory of the blade: the greater the deviation of the flow behind each section of the blade, the greater the driving force of the wind turbine as a whole.
В пользу метода форсирования ветровых турбин с горизонтальной осью вращения свидетельствует определение из теории Беца-Жуковского - максимальный коэффициент полезного действия ветровой турбины (предел Беца-Жуковского, равный 59,3%), достигается, когда скорость воздушного потока за ветровой турбиной становится в три раза ниже скорости воздушного потока перед ветровой турбиной. Достижению максимального приближения к пределу Беца-Жуковского способствует применение предкрылка (дефлектора): по принципу своего действия он отклоняет (тормозит) ветровой поток за турбиной, более, чем любое из известных устройств, применяемых в прототипе.The method of forcing wind turbines with a horizontal axis of rotation is supported by the determination from the Betz-Zhukovsky theory - the maximum efficiency of a wind turbine (Betz-Zhukovsky limit equal to 59.3%) is achieved when the airflow velocity behind the wind turbine becomes three times lower airflow in front of the wind turbine. The achievement of maximum approximation to the Betz-Zhukovsky limit is facilitated by the use of a slat (deflector): by the principle of its action, it rejects (slows down) the wind flow behind the turbine, more than any of the known devices used in the prototype.
Описание чертежейDescription of drawings
Фиг. 1 Возрастание эффективности ветровой энергетической установки (ВЭУ) посредством применения форсированной ветровой турбины на примере графика «мощность - ветер» :FIG. 1 Increasing the efficiency of a wind power plant (wind turbine) through the use of a forced wind turbine on the example of the graph "power - wind" :
- для выбранного прототипа ветровой турбины; - for the selected prototype of a wind turbine;
- для форсированной ветровой турбины, - for forced wind turbine,
где:Where:
- V01 - начальная скорость ветра форсированной ветровой турбины;- V 01 - the initial wind speed of the forced wind turbine;
- V02 - начальная скорость ветра прототипа ветровой турбины;- V 02 - the initial wind speed of the prototype of a wind turbine;
- Vном1 - номинальная скорость ветра форсированной ветровой турбины;- V nom1 - nominal wind speed of a forced wind turbine;
- Vном2 - номинальная скорость ветра прототипа ветровой турбины;- V nom2 - nominal wind speed of the prototype of a wind turbine;
- Vi - произвольно выбранная скорость ветра в диапазоне между V02 и Vном1.- V i - randomly selected wind speed in the range between V 02 and V nom1 .
Представлена графическая интерпретация ожидаемого эффекта, состоящего в приросте выходной мощности на величину ΔР в каждый момент времени, по отношению к прототипу. По достижении ВЭУ номинальной выходной мощности Рном вступает в действие программа ограничения угловой скорости вращения ветровой турбины, аналогичная прототипу.A graphical interpretation of the expected effect is presented, consisting in an increase in the output power by ΔР at each moment of time, in relation to the prototype. Upon reaching the wind turbine rated output power R nom , a program for limiting the angular velocity of rotation of the wind turbine enters into force, similar to the prototype.
Фиг. 2 Варианты исполнения лопасти форсированной ветровой турбины, где:FIG. 2 Variants of execution of a forced wind turbine blade, where:
1 - лопасть;1 - blade;
2 - предкрылок;2 - slat;
β - угол относительной закрученности сечений лопасти и предкрылка:β is the angle of relative twist of the sections of the blade and slat:
- для лопасти прототипа; - for the prototype blade;
- для лопасти форсированной ветровой турбины; - for a forced wind turbine blade;
- для предкрылка лопасти форсированной ветровой турбины. - for the slat of the blade of the forced wind turbine.
I - вариант исполнения лопасти форсированной ветровой турбины со скачкообразным переходом по углам относительной закрученности сечений лопасти от комля к перу.I - embodiment of a forced wind turbine blade with a jumplike transition along the angles of relative twist of the blade sections from butt to feather.
II - вариант исполнения лопасти форсированной ветровой турбины с наличием участка интегрированного перехода от комля к перу.II is an embodiment of a forced wind turbine blade with an integrated transition from butt to feather.
Заштрихованный участок - перо лопасти.The shaded area is the feather of the blade.
У форсированной ветровой турбины угол относительной закрученности сечений лопастей β на величину Δβ меньше, чем у прототипа.In a forced wind turbine, the angle of relative torsion of the sections of the blades β by Δβ is less than that of the prototype.
Примечание к фиг. 2: Отношение OX/OL (где ОХ - комлевая часть, обслуживаемая предкрылком, OL - общая длина лопасти) тем больше, чем больше угол относительной закрученности лопасти ветровой турбины выбранного прототипа.Note to FIG. 2: The ratio OX / OL (where OX is the butt portion serviced by the slat, OL is the total length of the blade), the larger the angle of relative curl of the blade of the wind turbine of the selected prototype.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Величина Δβ, на которую следует уменьшить угол относительной закрученности сечений лопасти форсированной горизонтально осевой ветровой турбины, может быть определена расчетным или эмпирическим путем, на основе анализа поляры выбранного аэродинамического профиля, с предкрылком и без него, с тем, чтобы вывести комель лопасти в диапазон закритических углов притекания воздушного потока.The value of Δβ, by which the angle of relative torsion of the blade sections of the forced horizontal axial wind turbine should be reduced, can be determined by calculation or empirically, based on the analysis of the polar of the selected aerodynamic profile, with and without a slat, in order to bring the blade blade into the supercritical range angles of inflow of an air stream.
Лопасть форсированной горизонтально осевой ветровой турбины может быть выполнена в варианте с интегрированным участком перехода от комля к перу, а также в варианте со скачкообразным, по углу относительной закрученности сечений, переходом от комля к перу.The blade of the forced horizontal axial wind turbine can be made in the variant with an integrated section of the transition from the butt to the feather, as well as in the variant with a jump-like transition in the angle of the relative twist of the sections from the butt to the feather.
В частном случае предкрылок может быть установлен по передней кромке лопасти форсированной ветровой турбины по всей ее длине, для упрощения технологии производства или по конструктивной необходимости. В этом случае отношение OX/OL равно 1.In the particular case, the slat can be installed along the leading edge of the blade of the forced wind turbine along its entire length, to simplify production technology or for structural need. In this case, the OX / OL ratio is 1.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016125602A RU2660759C1 (en) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Method of forcing horizontal-axial wind turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016125602A RU2660759C1 (en) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Method of forcing horizontal-axial wind turbine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016125602A RU2016125602A (en) | 2018-01-09 |
RU2660759C1 true RU2660759C1 (en) | 2018-07-09 |
Family
ID=60965141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016125602A RU2660759C1 (en) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Method of forcing horizontal-axial wind turbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2660759C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1295032B1 (en) * | 2000-06-28 | 2006-12-13 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Blade of a wind turbine |
RU2333382C1 (en) * | 2006-12-29 | 2008-09-10 | Наталья Михайловна Комарова | Magnus effect amplification technique |
EP2383465A1 (en) * | 2010-04-27 | 2011-11-02 | Lm Glasfiber A/S | Wind turbine blade provided with a slat assembly |
EP2757258A1 (en) * | 2011-09-15 | 2014-07-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Wind power generator |
US8899921B2 (en) * | 2010-10-08 | 2014-12-02 | Earl McCune | Wind turbine having flow-aligned blades |
RU2536442C2 (en) * | 2012-12-12 | 2014-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Аэростарт" | Air propeller of wind-driven power plants with adaptive blades |
-
2016
- 2016-06-27 RU RU2016125602A patent/RU2660759C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1295032B1 (en) * | 2000-06-28 | 2006-12-13 | Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland | Blade of a wind turbine |
RU2333382C1 (en) * | 2006-12-29 | 2008-09-10 | Наталья Михайловна Комарова | Magnus effect amplification technique |
EP2383465A1 (en) * | 2010-04-27 | 2011-11-02 | Lm Glasfiber A/S | Wind turbine blade provided with a slat assembly |
US8899921B2 (en) * | 2010-10-08 | 2014-12-02 | Earl McCune | Wind turbine having flow-aligned blades |
EP2757258A1 (en) * | 2011-09-15 | 2014-07-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Wind power generator |
RU2536442C2 (en) * | 2012-12-12 | 2014-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Аэростарт" | Air propeller of wind-driven power plants with adaptive blades |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016125602A (en) | 2018-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8777580B2 (en) | Secondary airfoil mounted on stall fence on wind turbine blade | |
US6887031B1 (en) | Habitat friendly, pressure conversion, wind energy extraction | |
EP2699796B1 (en) | Diffuser augmented wind turbines | |
US9581132B2 (en) | Wind turbine having flow-aligned blades | |
EP2957766B1 (en) | Pressure side stall strip for wind turbine blade | |
US10690112B2 (en) | Fluid turbine rotor blade with winglet design | |
US20110211966A1 (en) | Wind power generation system | |
WO2010133649A3 (en) | A wind turbine and a blade for a wind turbine | |
US20150300183A1 (en) | Fluid Turbine With Turbine Shroud And Ejector Shroud Coupled With High Thrust-Coefficient Rotor | |
NZ567673A (en) | Rotor for a low speed wind turbine | |
US20140169937A1 (en) | Mixer-ejector turbine with annular airfoils | |
WO2015171349A1 (en) | Soiling shield for wind turbine blade | |
WO2015024895A1 (en) | Wind turbine blade | |
CA3031326A1 (en) | System and method for improving efficiency of turbine airfoils | |
RU2660759C1 (en) | Method of forcing horizontal-axial wind turbine | |
WO2017026894A1 (en) | Wind turbine | |
RU2331781C2 (en) | Method of producing reverse-thrust turbine engine | |
RU2460901C1 (en) | Air propeller of wind-driven power plant with blades of variable geometry | |
CA2628855A1 (en) | Vertical multiple blade turbine | |
US11773819B2 (en) | Rotor blade for a wind turbine | |
WO2015145723A1 (en) | Wind turbine blade and wind power generator provided with same | |
Schmidt et al. | Design of a passive-adaptive slat for a rotor blade of a horizontal-axis wind turbine | |
RU2376202C2 (en) | Rotor blade |