Явления управляемой аэродинамической неустойчивости
Термин «явление управляемой аэродинамической неустойчивости» впервые использовал Криштиану Аугусто Трейн. [ 1 ] на девятнадцатом симпозиуме KKCNN по гражданскому строительству [ 2 ] Проведенный в Киото, Япония, в 2006 году. Концепция основана на идее о том, что явления аэродинамической неустойчивости, такие как вихревая улица Кармана , флаттер , галоп и удары , можно привести в управляемое движение и использовать для извлечения энергии из потока. становится альтернативным подходом для систем производства ветровой энергии .
Обоснование
[ редактировать ]В настоящее время, когда возникает дискуссия вокруг темы производства энергии ветром, сразу же возникает образ большой ветряной турбины, вращаемой ветром. Однако в последние десятилетия уже были предложены некоторые альтернативные подходы, показывающие, что ветряные турбины — не единственная возможность использования ветра для целей производства электроэнергии.
В 1977 году Джеффри [ 3 ] экспериментировал с колеблющейся аэродинамической системой, основанной на вертикально установленном поворотном крыле, которое махало на ветру. Фартинг [ 4 ] обнаружили, что это свободное порхание может автоматически прекращаться для защиты от сильного ветра, и разработали плавающие и свайные модели для перекачивания поверхностной и колодезной воды, а также сжатия воздуха с зарядкой вспомогательных аккумуляторов . МакКинни и ДеЛорье [ 5 ] в 1981 году предложил систему под названием wingmill , основанную на жестком горизонтальном профиле с шарнирно-сочлененной качкой и погружением для извлечения энергии из потока. Эта система стимулировала Мурса [ 6 ] в 2003 году провести дальнейшие исследования по применению такой идеи.
Следуя той же тенденции, уже были проведены другие исследования, например, система генерации флаттерной энергии, предложенная Isogai et al. [ 7 ] в 2003 году, который использует нестабильность флаттера, вызванную ветром на аэродинамическом профиле, для извлечения энергии из потока. В этой отрасли Мацумото и др. [ 8 ] пошли дальше, предложив усовершенствования этой системы и оценив возможность ее использования с обтекаемыми телами. «Кайтовые моторы» Дэйва Сантоса используют нестабильность аэродинамического профиля. [ 9 ]
Явления управляемой аэродинамической неустойчивости
[ редактировать ]Ветер взаимодействует с препятствиями, встречающимися на его пути, передавая этим взаимодействиям часть своей энергии, которая преобразуется в силы над телами, приводящие их к разным уровням движения, которые находятся в прямой зависимости от их аэроупругих и геометрических характеристик. По поводу этих взаимодействий и их зависимостей было проведено большое количество исследований и исследований, направленных на понимание возникающих из-за них аэродинамических явлений, таких как вихревая улица Кармана, галопирование, тряска и флаттер, главным образом в отношении обтекаемых тел. Понимая такие явления, можно предсказывать нестабильности и связанные с ними движения, снабжая проектировщиков данными, необходимыми для правильного расположения конструкций.
В подавляющем большинстве случаев – например, в гражданских зданиях – такие движения бесполезны и нежелательны, поскольку все подходы к проектированию направлены на их предотвращение. Однако эти нестабильности также можно использовать с выгодой: если ими управлять и приводить в предсказуемое движение, они могут обеспечить механическую энергию для работы, например, турбин , машин и генераторов электроэнергии .
Таким образом, используя полученные к настоящему времени знания об этих аэродинамических нестабильностях и разрабатывая новые функции, можно предложить способы доведения их до оптимального состояния, используя их для целей выработки энергии. Таким образом, могут быть предложены и разработаны альтернативные подходы к ветряной мельнице. Farthing Econologica применяет практические требования к ветряной мельнице, чтобы значительно свести на нет возможности.
Ссылки и примечания
[ редактировать ]- ^ «Криштиану Аугусто Трейн »
- ^ Мацумото, М.; Трейн, К.; Ито, Ю.; Окубо, К.; Мацумия, Х.; Ким, Г.; «Явления контролируемой аэродинамической нестабильности - альтернативный подход к системам ветрогенерации», Девятнадцатый симпозиум KKCNN по гражданскому строительству, Япония, 2006 г.
- ^ Джеффри, Дж; «Проект колеблющегося аэродинамического крыла», отчет Школьного дизайнерского центра Поклингтона, Вест-Грин, Поклингтон, Йорк, Англия, 1977.
- ^ «Ветряной двигатель с колеблющимися лопастями аэродинамического профиля и переменным ходом, ветряная мельница с развевающимся аэродинамическим профилем» .
- ^ МакКинни, В.; ДеЛорье, Дж; «Крылатая мельница: ветряная мельница с качающимися крыльями», Journal of Energy, том 5, № 2, стр. 109–115, 1981.
- ^ Мурс, Дж.; «Потенциальный поток — двухмерная вихревая панельная модель: применение к крыльевым мельницам», бакалаврская диссертация по прикладным наукам, факультет прикладных наук и техники – Университет Торонто, Канада, 2003 г.
- ^ Исогай, К.; Ямасаки, М.; Мацубара, М.; Асаока, Т.; «Исследование конструкции генератора с машущим крылом на упругой опоре», Труды Международного форума по аэроупругости и структурной динамике, Амстердам, 2003.
- ^ Мацумото, М.; Мизуно; К., Окубо, К.; Ито, Ю.; Ким, Г.; «Фундаментальное исследование системы генерации флаттера», Восемнадцатый симпозиум KKCNN по гражданскому строительству, Тайвань, 2005 г.
- ^ KiteMotor Energy Воздушные змеи Дэйв Сантос, роботист, инженер по воздушным змеям, использует аэронестабильность, чтобы получить энергию ветра от воздушных змеев.