Поддерживающие структуры ветряных турбин способствуют эффекту запирания
Ученые из Крэнфилдского и Оксфордского университетов проанализировали, как структуры, необходимые для работы ветряных электростанций, влияют на поток воздуха.
Прибрежные ветряные электростанции считаются перспективным источником возобновляемой энергии. Но многие аэродинамические явления на крупных объектах плохо изучены. Исследователи из университетов Оксфорда и Крэнфилда создали теоретическую модель, рассчитывающую влияние башен турбин на производительность электростанции, сообщает sciencedaily.com. Результаты работы команды представлены в Journal of Renewable and Sustainably Energy.
Ученые использовали метод двоичного спаренного сохранения импульса для теоретического и вычислительного воссоздания условий, с которыми в будущем столкнутся крупные ветропарки. Включая влияние близкого расположения турбин.
«Мы расширили аналитическую картину, взглянув на роль поддерживающих структур, — сказал Лун Ма. – Стандартные двоичные импульсные модели игнорировали поддерживающие структуры. Новый метод помогает понять потенциальное влияние стоек на эффект запирания».
С явлением сталкиваются даже электростанции со свободно расположенными турбинами. Ветер замедляется, достигая их. Дополнительно возникает эффект спутной струи, когда скорость падает после прохождения турбины. Точное предсказание таких свойств ветряных электростанций перед строительством – сложная задача.
Для ее решения специалисты использовали двоичное импульсное моделирование, симулирующее, как падает производительность отдельных турбин при увеличении плотности расстановки.
«Прогнозирование тесно связано с эффектом запирания, — сказал Ма. – Но стандартные модели обычно упрощены и нуждаются в улучшении для практического применения».
Группа объединила уравнение сохранения импульса и теорию дисков привода. Это позволило учесть новые факторы, вроде влияния поддерживающих структур. Благодаря подходу, ученые начали создавать более практические сценарии, вроде ветряной электростанции с конечным размером.
Ученые провели симуляции, используя вычислительную гидродинамику, чтобы доказать связь стоек и эффекта запирания. Группа Ма планирует продолжить изучать его влияние с учетом меняющихся погодных условий.
