Определение циклических нагрузок на ветроколесе ветроэнергетической установки в условиях рысканья

Работа направлена на математическое описание циклической аэродинамики сил и моментов, возникающих на ветроколесе горизонтально-осевой ветроэнергетической установки в условиях рысканья. Сохраняя в качестве основы классические математические модели, сформулированы коррекции, позволяющие моделировать условия нестационарного ветрового потока. Учтены такие факторы, как косая обдувка, вызванная ошибкой системы рысканья, градиенты скорости ветра в приземном слое атмосферы и вблизи мачты ВЭУ, а также наложение индуктивных скоростей вблизи ветроколеса. Выполнено моделирование условий рысканья для установок малого и мегаваттного классов. В результате моделирования распределения углов атаки в плоскости вращения ветроколеса на задаваемых углах косой обдувки выявлена тенденция к смещению вертикальной и горизонтальной симметрии распределения. Опираясь на фактические данные углов косой обдувки, полученные экспериментально, была спрогнозирована реалистичная картина распределения углов атаки в плоскости вращения. Полученная картина отражает циклическую неравномерность аэродинамических нагрузок, возникающих на лопастях. На элементе лопасти с локальным радиусом 0,175 м угол атаки достигает значения 15,7° при её верхнем положении и снижается до 2,89° в нижнем, в то время как на локальном радиусе 0,875 м величина колеблется от 4,52º до 3,64º соответственно. Сравнительный анализа установок двух классов позволяет в дальнейшем разработать комплексный алгоритм определения циклических нагрузок на ветроколесо. Представленная в работе математическая модель может быть применена при создании системы управления в режиме реального времени.