Бу изилдөө, йүзер бир ачык деңиз шамал турбинаинин платформу толкунлар себепийле өне жана аркайа догру йунусладыгында калакларын үч өлчөөлу жана замана баглы аеродинамик жүрүм-турумынын насыл өзгөртигини талдайт. Изилдөөжылар, NREL 5 МW реферанс шамал турбинаини OpenFOAM табанлы, калак геометрисини түздөн-түз чөзен үч өлчөөлу URANS-CFD модельийле симүле етмиш; 0,1 Хз фреканста 1°, 4° жана 8° платформ йунуслама генликлерини каршылаштырмыштыр. Платформ кыймыли, роторун гөрдүгү боюнчали шамал хызыны перийодик катары өзгөртирмиш; гүч жана итки куввети платформун кыймыл фрекансыйла айны негизги фреканста толкунланмыштыр. Кыймыл генлиги бүйүдүкче орталама гүч йүкселмиш, орталама итки азайган жана анлык йүк аралыгы кескин бичимде генишлемиштир.

Бир дережелик йунусламада орталама ротор гүжү 5.116,71 кW, гүч аралыгы 3.916,52-6.356,46 кW катары эсептелген. Секиз дережелик йунусламада орталама гүч 6.169,19 кW’а йүкселиркен анлык гүч -797,76 кW менен 14.669,58 кW арасында өзгөрмиштир. Негатиф анлык гүч, кыймыл чевриминин белирли бөлүмүнде роторун энергия үретмек йерине аеродинамик катары энергия түкетен бир абала кечебилдигини көрсөтөт. Айны кошулда ротор иткиси 158,86-1.198,62 кН арасында өзгөрмиш жана орталама итки 725,02 кН’а дүшмүштүр.

Платформун шамала догру кыймыл еттиги евреде ротор дөнүшүнден жана платформун ачысал кыймылинден келип чыккан меркезкач жана Жориолис еткмененри, калак көкүнден дышары догру өнүккөн радйал акышы бүйүтмүштүр. Дөрт жана секиз дережелик кыймыллерин ен жогорку платформ хызында радйал акыш калак көкүнден ужа чейин узанмыштыр. Радйал акыш, төмөн энергияли чек ара табакасы акышканынын калак йүзейинден узаклаштырылмасыны жана жогорку моментумлу акышканын йүзейе ташынмасыны колайлаштырарак айрылмайы гежиктирмиш, үч өлчөөлу калак кесиктлеринин ики өлчөөлу профиллерден дагы жогорку аеродинамик кувветлер үретмесине йол ачмыштыр.

Буна каршылык роторун шамал йөнүнде герийе кыймыл еттиги евреде боюнчали шамал хызы белиргин бичимде азайган; секиз дережелик кыймылте калектин ич жана орта бөлгелеринин бир бөлүмү “pervane durumu” катары танымланан, негатиф итки үретен режиме гирмиштир. Бул натыйжа, платформ кыймылинин аеродинамик перформансы гана бүйүтмедигини; кыймыл чевриминин фарклы еврелеринде үретим, йүк жана акыш режимини терсине чевиребилдигини көрсөтөт.

Үч өлчөөлу радйал акыш, калдырма коэффициентсы-хүжум ачысы хистерезис дөнгүлеринин йөнүнү де өзгөртирмиштир. Канадын ич кесикмлеринде дөнгүлер саат йөнүнүн терсине гелиширкен, дагы дыштаки 0,6421Р кесикминде чакан генликлерде саат йөнүнде калмыш; генлик бүйүдүкче бул дүзен бозулмуштур. Инжеленен бүтүн кесиктлерде аеродинамик басаңдоо позитиф калган. Бирок 0,6421Р кесикминдеки басаңдоо коэффициентсы 1° кыймыл үчүн 0,122546 икен 8° кыймыл үчүн 0,00162’йе дүшмүштүр. Бул болжол менен йүзде 98,7’лик азаюу, карарсызлыгын түздөн-түз олуштугуну эмес, орта калак ачыклыгында өзлигинден эскертүүлан титрешиме каршы ишенимлик пайынын жидди бичимде даралдыгыны көрсөтөт.

Изилдөөнүн негизги чектелгенлыгы, натыйжаларын там өлчекли саха өлчөөүне эмес, мурдаден танымланмыш тек сербестлик дережели платформ кыймылине сахип санысал моделье дайанмасыдыр. Шамал хызы жана ротор деври сабит тутулмуш; куле еткиси, еснек калак деформасйону, актиф турбина контролү, хидродинамик платформ тепкиси жана дигер платформ кыймыллери бирликте модельленмемиштир. Изилдөө айрыжа укукем маанилендирмесинден кечмемиш бир препринттир.

Изилдөөнын негизги сорусуу недир?

Изилдөө, калкып жүрүүчү ачык деңиз шамал турбинаинин платформу перийодик катары йунусладыгында ротор калакларынын айланасиндеки үч өлчөөлу акышын насыл өзгөртигини жана бул өзгөримин гүч, итки, калак йүклери, сталл, хистерезис жана аеродинамик басаңдоо үзериндеки еткмененрини белирлемейе изилдөөктадыр.

Сабит негизгили бир шамал турбинаинде роторун узайдаки конуму чоң өлчүде сабиттир. Йүзер турбинаде исе толкун жана шамал йүклери платформун өтелеме жана дөнме кыймыллери йапмасына себеп олур. Платформ өне жана аркайа дөндүкче ротор дүзлеми хем егилир хем де догрусал хыз казаныр. Канадын гөрдүгү шамал, атмосферик шамал хызындан фарклы хâле гелир жана калак үзериндеки хүжум ачысы девамлы өзгөрир.

Изилдөөнүн одакландыгы өнемли нокта, платформ кыймылинин гана ики өлчөөлу профил аеродинамигийле ачыкланамайажак ек еткмененр үретмесидир. Дөнен калакта меркезкач куввети, Жориолис куввети жана көктен ужа басынч градйаны бар. Платформун ачысал кыймыли бул кувветлере икинжи бир дөнел реферанс системи еклемектедир. Бөйлеже калак айны анда роторун дөнүш системи менен платформун йунуслама системи үчүндеки аталет кувветлеринден еткмененнмектедир.

Литератүрде максатленен бошлук недир?

Өнжеки йүзер шамал турбинаи изилдөөлары чогунлукла жалпы ротор гүжү, итки, из бөлгеси же дыш калак кесикмлериндеки динамик сталл жүрүм-турумына одакланмыштыр. Калак көкү жана орта ачыклыктаки үч өлчөөлу акышын платформ кыймылийле насыл өзгөртиги, бул акышын йерел йүклери не өлчүде бүйүттүгү жана динамик сталл менен насыл бирлештиги дагы чектелген бичимде сандыклештирилмиштир.

Канадын дыш бөлгесинде дөнме хызынын жогорку олмасы себепийле платформ кыймылинин олуштурдугу шамал хызы өзгөриминин йерел хүжум ачысы үзериндеки боюнчали еткиси дагы чакантүр. Калак көкү жана орта ачыклыкта исе дөнме хызы дагы төмөн, изилдөө хүжум ачысы дагы жогорку жана колдонулган профиллер дагы калындыр. Ошондуктан платформ кыймыли бул бөлгелерде хүжум ачысыны дагы күчтүү бичимде өзгөртиребилир жана акыш айрылмасы дагы эрте гелишебилир.

Изилдөө, калак бойунжа жалпы йүк дагылымыны инжелеменин йанында үч айры кесиктте үч өлчөөлу калак сонужуну айны еткин хүжум ачысы жана Рейнолдс санындаки ики өлчөөлу профил сонужуйла каршылаштырарак дөнме булаклы еткмененри айырмайа изилдөөктадыр.

Үч өлчөөлу дөнме еткиси недир?

Дөнен бир шамал турбинаи калектинын чек ара табакасында акыш гана хүжум кенарындан фирар кенарына догру мененрлемез. Өзелликле бөлүнгөн акыш бөлгесинде акышкан, меркезкач куввети жана көктен ужа басынч фаркы себепийле калак көкүнден ужа догру кыймыл едебилир. Бул компонент “radyal akış” же “ачыклык догрултусуундаки акыш” катары адландырылмактадыр.

Радйал акышын дөнел реферанс системиндеки кыймыли Жориолис куввети үретир. Жориолис куввети, чек ара табакасындаки моментум алышмаалыматшини өзгөртиререк төмөн энергияли акышканын айрылма бөлгесинден узаклаштырылмасына жана дыш акыштан дагы жогорку моментумлу акышканын йүзейе ташынмасына каткы саглайабилир.

Бу меканизма щелочьы калак кесиктлеринде:

• Акыш айрылмасыны фирар кенарына догру гежиктиребилир,
• Айрылма бөлгесини күчүлтебилир,
• Емме йүзейиндеки төмөн басынч тепесини бүйүтебилир,
• Калдырма жана тегетсел куввет коэффициентларыны артырабилир,
• Ики өлчөөлу профил талдоолеринин көк йүклерини төмөн божомол етмесине себеп болушу мүмкүн.

Динамик сталл жана хистерезис не анлама гелмектедир?

Статик бир профилде хүжум ачысы йүкселдикче калдырма белирли бир ноктайа чейин артар, ардындан акыш айрылмасы бүйүр жана сталл олушур. Хүжум ачысы убакыт ичинде хызла өзгөрийорса акыш айрылмасы, гирдап олушуму жана кайра түзүлүшшма хүжум ачысындаки өзгөрими анында байкоо етмез. Бул кечигүүли жүрүм-турум динамик сталл катары адландырылыр.

Хүжум ачысы йүкселиркен жана азалрасаен айны хүжум ачысында фарклы калдырма коэффициентлары елде едилирсе калдырма коэффициентсы-хүжум ачысы графигинде капалы бир дөнгү олушур. Бул дөнгү, акышын кечмиш абалына баглы экенин гөстерен аеродинамик хистерезистир.

Изилдөө, радйал акышын гана калдырма чоңлүгүнү эмес, хистерезис дөнгүсүнүн саат йөнүнде же саат йөнүнүн терсинде мененрлемесини де өзгөртиребилдигини көрсөтөт.

Ханги шамал турбинаи модельи пайдаланылган?

Сайысал модельде NREL 5 МW реферанс шамал турбинаи пайдаланылган. Бул модель, йүзер шамал турбинаи изилдөөлөрында йайгын колдонулган үч калаклы, йатай ексенли бир реферанс геометридир.

Гөбек жана нацелла хесаплама малийетини азалтмак үчүн цилиндрик түзүлүшларла бкислоталештирилмиштир. Куле модельи хесаба катылмамыштыр. Изилдөөжылар, платформ кыймылинден келип чыккан ротор боюнчали хыз өзгөриминин нацелла жана куле изи еткмененринден дагы баскын экенин герекче гөстермиштир.

Бу саделештирме чеврим орталамалы калак йүклери кам көрүүындан макул кабул едилмиш олса да куле көлөкөси, нацелла айланаси акышы жана калак-куле еткмененшими сыяктуу йерел жана перийодик еткмененр натыйжаларда жок.

Хесаплама аланы насыл түзүлгөн?

Акыш аланы үч кыймыл бөлгесине бөлүнгөнтыр:

1. Узак алан: Сабит дыш хесаплама бөлгеси.
2. Ачысал кыймыл аланы: Платформ йунусламасыны темсил еден, ротор жана нацеллаи бирликте ташыйан глобалдык бөлге.
3. Ротор дөнүш аланы: Калакларын ротор ексени айланасинде дөнмесини саглайан цилиндрик бөлге.

Узак аланын өлчөөлары ротор чапы Д жинсинден 15Д × 10Д × 10Д катары белирленмиштир. Ротор гириш чек араындан 5Д, чыкыш чек араындан 10Д узакта конумландырылмыштыр. Ачысал кыймыл аланынын чапы 4Д, ротор дөнүш аланынын чапы 1,5Д’дир. Платформун йунуслама борбордук нацеллаин 90 метре алтында аныкталган.

PDF’нин 5. бетсындаки Сүрөт 3, гириш чек араыны роторун өнүнде, чыкыш чек араыны роторун аркасында жана ич иче кечмиш глобалдык-дөнел кыймыл бөлгелерини көрсөтөт. Айны бетдаки Сүрөт 4, ротор айланасиндеки сыклаштырылмыш хажим агыны жана профил йүзейинде олуштурулан чек ара табакасы клеткаларыни көрсөтөт.

Сайысал агын өзелликлери нелердир?

Хажим агы OpenFOAM үчүндеки снаппйHexMesh менен түзүлгөн. Калак йүзейинде 10 чек ара табакасы колдонулган, табака бүйүме катышы 1,1 жана илк клетка жогоркулиги 0,002 метре катары сечилмиштир. Дувар йакынындаки өлчөөсууз узаклык максати болжол менен 30-300 аралыгындадыр. Бул аралык себепийле SST \(k-\omega\) модельи дувар фонксийонларыйла колдонулган.

Дөрт аг йогунлугу каршылаштырылмыштыр:

Месх 3 ен инже ага дагы йакын натыйжа вермесине рагмен хесаплама малийети менен тактык арасындаки денге себепийле 10,07 миляйон клеткали Месх 2 кийинки талдоолерде пайдаланылган. Бул тандоо, гүч жана итки кам көрүүындан болжол менен йүзде 1,2 деңгэколунда аг булаклы фаркын кабул едилдиги анламына гелмектедир.

Акыш денклемлери

OpenFOAM үчүндеки пимплеФоам эриткичсү кулланыларак сыкыштырыламаз, замана баглы Рейнолдс орталамалы Navier-Stokes денклемлери чөзүлмүштүр.

Күтленин корунуму:

\[ \frac{\partial \bar{u}_i}{\partial x_i}=0 \]

Бурада \(\bar{u}_i\), метре/санийе жинсинден орталама хыз компонентидир. Денклем сыкыштырыламаз акышта бир клеткайе гирен жана чыкан хажимсел акышын денгеде экенин белгилейт.

Моментумун корунуму:

\[ \frac{\partial \bar{u}_i}{\partial t}+ \frac{\partial(\bar{u}_j\bar{u}_i)}{\partial x_j} =-\frac{1}{\rho}\frac{\partial\bar{p}}{\partial x_i} +\frac{\partial}{\partial x_j} \left[2\nu\bar{s}_{ij}-\overline{u'_j u'_i}\right] \]

• \(\rho\): Хаванын йогунлугу.
• \(\bar p\): Орталама басынч.
• \(\nu\): Кинематик вискозите.
• \(-\overline{u'_j u'_i}\): Түрбүланслы хыз толкунланмаларынын моментум ташынымыны темсил еден Рейнолдс чыңалууси.
• \(\bar s_{ij}\): Орталама шекил өзгөртирме хызы тенсөрү.

Орталама шекил өзгөртирме хызы:

\[ \bar{s}_{ij}=\frac{1}{2} \left(\frac{\partial\bar{u}_i}{\partial x_j} +\frac{\partial\bar{u}_j}{\partial x_i}\right) \]

SST \(k-\omega\) түрбүланс модельи

Түрбүланс капанышы үчүн SST \(k-\omega\) модельи пайдаланылган. Модел, түрбүланс кинэтикалык энергияси \(k\) жана өзгүл дагылым хызы \(\omega\) үчүн ики ташыма теңдемеси чөзмектедир.

\[ \frac{\partial \rho k}{\partial t} +\frac{\partial(\rho\bar{u}_j k)}{\partial x_j} =P_k-\beta^{*}\rho\omega k +\frac{\partial}{\partial x_j} \left[(\mu+\sigma_k\mu_t)\frac{\partial k}{\partial x_j}\right] \]

\[ \frac{\partial\rho\omega}{\partial t} +\frac{\partial(\rho\bar{u}_j\omega)}{\partial x_j} =\gamma P_\omega-\beta\rho\omega^2 +2\rho(1-F_1)\sigma_{\omega2} \frac{1}{\omega} \frac{\partial k}{\partial x_j} \frac{\partial\omega}{\partial x_j} +\frac{\partial}{\partial x_j} \left[(\mu+\sigma_\omega\mu_t) \frac{\partial\omega}{\partial x_j}\right] \]

\(P_k\) жана \(P_\omega\), түрбүланс үретим теримлерини; \(\mu_t\), түрбүланслы вискозитейи; \(F_1\), модельин дувар йакыны жана узак алан жүрүм-турумлары арасында кечиш йапмасыны саглайан харманлама фонксийонуну көрсөтөт.

Чек ара кошуллары жана заман чөзүмү

• Гириш: 11,4 м/с сабит хыз гириши.
• Чыкыш: Басынч чыкышы.
• Узак алан: Сербест каймалы чек ара.
• Калаклар жана гөбек: Каймама кошуллу дувар.
• Ротор хызы: 12,1 дев/дакика.
• Физиксел заман адымы: Роторун хер 1° азимут дөнүшүне каршылык гелен мөөнөт.
• Хер физиксел адым: 20 ич заман итерасйону.
• Йакынсама артыгы: \(10^{-6}\).

Симүласйон мурда платформ кыймыли олмадан 20 ротор деври бойунжа чалыштырылмыштыр. Карарлы жана перийодик баштапкы акышы елде едилдиктен кийин платформ кыймыли колдонулган, 11 ротор деври дагы хесапланмыш жана сон дөрт деврин натыйжалары талдоо едилмиштир.

Аг йакынсамасы насыл өлчүлмүштүр?

Грид Жонвергенже Ындеx, фарклы агларын натыйжалары арасындаки боюнчали өзгөримин аг инжелмесийле күчүлүп күчүлмедигини маанилендирмек үчүн пайдаланылган:

\[ GCI_{ij}=F_s\frac{|\varepsilon_{ij}|}{r^p-1}\times100\% \]

• \(F_s\): Коопсуздук коэффициентсы.
• \(\varepsilon_{ij}\): Ики аг чөзүмү арасындаки боюнчали фарк.
• \(r\): Аг инжелтме катышы.
• \(p\): Гөзленен йакынсама мертебеси.

Месх 1’ден Месх 3’е догру GCI мааниинин йүзде 2,0968’ден йүзде 0,0156’йа дүшмеси аг натыйжаларынын монотон йакынсадыгыны дестеклемектедир.

Сайысал ыкма насыл догруланмыштыр?

Догрулама дөрт деңгээлде түзүлүшлмыштыр:

1. Аг көз карандысызлыгы: Дөрт фарклы клетка саны каршылаштырылмыштыр.
2. Фарклы шамал хызлары: Месх 2’нин гүч егриси NREL реферанс рапоруйла каршылаштырылмыштыр.
3. Платформ кыймыли: 4° жана 0,1 Хз йунуслама абалындаки гүч жана итки егрмененри мурдаки CFD, сербест гирдап жана BEM натыйжаларыйла каршылаштырылмыштыр.
4. Профил куввет интеграсйону: S809 профилинин басынчтан хесапланан калдырма, сүрүклеме жана момент коэффициентлары экспериментсел маалыматлерле сынанмыштыр.

PDF’нин 7. бетсындаки Сүрөт 5(ж), хесапланан гүч егрисинин NREL рапоруйла номинал хыз бөлгесинде йакын экенин көрсөтөт. Сүрөт 6’да учурдагы CFD ыкмаинин гүч толкунланмасы мурдаки изилдөөларла йакын бир түрдө өзгөриркен, итки егрисинде ыкмалер арасында дагы белиргин чоңлүк фарклары бар. Йазарлар ошондуктан гүч үчүн ийи сандык уйум, итки үчүн исе бензер генел егилим билдирмиштир.

S809 текшерүү графиклеринде хесапланан жана басынч интеграсйонуйла булунан маанилер бирбирине йакындыр. Экспериментсел нокталар төмөн жана орта хүжум ачыларында генел егилими излемекте, сталл кийинсы жогорку хүжум ачыларында дагы белиргин сачылма жана фарк көрсөтөт.

Профил куввет коэффициентлары насыл чыкарылмыштыр?

Калак кесиктинин йүзей басынжы, профил айланаси бойунжа санысал катары интегре едилмиштир. Нормал жана тегетсел куввет коэффициентлары шу шекилде эсептелген:

\[ C_N=\sum_{i=1}^{N} \left(\frac{C_{p_i}+C_{p_{i+1}}}{2}\right) (x_{i+1}-x_i) \]

\[ C_T=\sum_{i=1}^{N} \left(\frac{C_{p_i}+C_{p_{i+1}}}{2}\right) (y_{i+1}-y_i) \]

\(x_i\) жана \(y_i\), профил үзериндеки дүгүмлерин корд узаклугуйла нормализе едилмиш координатларыдыр. Нормал жана тегетсел коэффициентлар еткин хүжум ачысы кулланыларак калдырма \(C_L\) жана сүрүклеме \(C_D\) компонентлерине дөнүштүрүлмүштүр. Чейрек корд айланасиндеки момент коэффициентсы да айны басынч интеграсйонундан елде едилмиштир.

Еткин хүжум ачысы насыл белирленмиштир?

Дөнен калакта түздөн-түз “сербест акыш ачысы” кулланмак, индүкленмиш хыз жана кыймыл хызлары себепийле йетерли эмес. Изилдөө, профилин үстүнде жана алтында жалпы алты хыз излеме ноктасы кулланан үч нокта ыкмаини уйгуламыштыр.

\[ \alpha=\varphi-(\theta+\beta) =\tan^{-1} \left(\frac{U_{mn}+U_p}{\omega r+U_{mt}}\right) -(\theta+\beta) \]

• \(\alpha\): Еткин хүжум ачысы.
• \(\varphi\): Акыш ачысы.
• \(\theta\): Йерел калак бурулма ачысы.
• \(\beta\): Калак питжх ачысы.
• \(U_{mn}\): Орталама хызын ротор дүзлемине нормал компоненти.
• \(U_{mt}\): Орталама тегетсел хыз компоненти.
• \(U_p\): Платформ кыймылинден келип чыккан йерел калак хызы.
• \(\omega r\): Калак кесиктинин дөнме хызы.

PDF’нин 9. бетсындаки Сүрөт 9’да CFD, BEM жана сербест гирдап ыкмалеринин калектин чоң бөлүмүнде бензер хүжум ачылары вердиги гөрүлмектедир. Ен ичтеки болжол менен 0,2Р кесикминде исе FVM сонужу 22° живарындайкен CFD сонужу болжол менен 13-14° деңгэколундадир. Демек уйум калектин чогунда күчтүү, ен ич кесикмде дагы алсызтыр.

Платформ йунуслама кыймыли насыл аныкталган?

Платформун ачысал кыймыли синүзоидал кабул едилмиштир. Платформ ачысы:

\[ \theta_p(t)=A_p\sin(2\pi f_p t) \]

Ачысал хыз:

\[ \omega_p(t)=2\pi f_pA_p\cos(2\pi f_p t) \]

Бурада \(A_p\) хесапламада радйан жинсинден кыймыл генлигини, \(f_p\) Хз жинсинден кыймыл фрекансыны көрсөтөт. Таблица маанилери дереже жинсинден маалыматлмиштир.

0,1 Хз фреканс, платформ кыймылинин 10 санийелик перийода сахип экени анламына гелмектедир.

Ротор боюнчали шамал хызы насыл түретилмиштир?

Ротор дүзлемине дик атмосферик шамал компоненти платформ ачысына баглыдыр:

\[ u_{0n}=u_0\cos\theta_p =u_0\cos\left(A_p\sin(2\pi f_pt)\right) \]

Ротор борбордукнин платформ дөнмесинден келип чыккан догрусал хызы:

\[ u_p=\omega_pH =2\pi f_pA_p\cos(2\pi f_pt)H \]

Үч калектин азимут конумлары:

\[ \varphi_i=\omega t-\frac{2\pi}{3}(i-1), \qquad i=1,2,3 \]

Хер кесиктин платформ дөнме борбордукне узаклыгы:

\[ H_i=H+r\cos\varphi_i \]

Йерел платформ кыймыл хызы:

\[ u_{p,i}=\omega_pH_i \]

Йерел ротор боюнчали шамал хызы:

\[ u_{prel,i}=u_{0n}+u_{p,i} \]

Бу денклем, айны анда фарклы азимут конумларында булунан үч калектин платформ кыймылинден фарклы деңгээлде еткмененндигини көрсөтөт. Калак 1 баштапкы фазы себепийле ен гениш боюнчали хыз толкунланмасыны жашооыш жана айрынтылы йүк талдоолери бул калак үзеринде түзүлүшлмыштыр.

Платформ кыймыли орталама гүч жана иткийи себеп фарклы еткилийор?

Изилдөөдө ротор иткисинин шамал хызынын каресийле, гүжүн исе күпүйле өлчеклендиги негизги илишкмененр пайдаланылган:

\[ T\propto \frac{1}{2}\rho AC_Tu_0^2\cos^2\theta_p \]

\[ P\propto \frac{1}{2}\rho AC_Pu_0^3\cos^3\theta_p \]

Платформ ачысы, роторун еткин издүшүм аланыны азалтмактадыр. Буна каршылык платформ хызы боюнчали шамалда сыфыр орталамалы бирок чоң генликли бир толкунланма олуштурмактадыр.

Гөрели хыз \(\бар у+\Делта у(т)\) формасында ифаде едилдигинде икинжи дережеден йаклашым:

\[ \langle T\rangle =K_T\bar{u}^{2} \left(1+\frac{\langle(\Delta u)^2\rangle}{\bar{u}^{2}}\right) \]

\[ \langle P\rangle =K_P\bar{u}^{3} \left(1+3\frac{\langle(\Delta u)^2\rangle}{\bar{u}^{2}}\right) \]

Гүчтеки толкунланма каткысы иткийе боюнча болжол менен үч кат дагы күчтүүдүр. Ошондуктан ротор дүзлеминин егилмесинден келип чыккан кайып, орталама иткиде баскын калрасаен хыз толкунланмасынын догрусал олмайан еткиси орталама гүжү йүкселтебилмектедир.

Ротор гүч жана итки натыйжалары

Бир дережеден секиз дережейе чыкылдыгында орталама гүч болжол менен йүзде 20,6 йүкселмиш, орталама итки болжол менен йүзде 6,0 азайгантыр. Бирок орталама маанилер системин герчек йүк зомбулукини жалгыз өзү көрсөтпөйт. Секиз дережелик абалда гүч болжол менен 15,47 МW генишлигинде, итки исе болжол менен 1.039,76 кН генишлигинде бир аралыкта өзгөрмиштир.

Сүрөт 11 не көрсөтөт?

Сүрөт 11’де йатай ексен санийе жинсинден заманы, дүшей ексен солдаки графикте кН жинсинден иткыйы жана сагдаки графикте кW жинсинден гүжү көрсөтөт.

• Сийах йатай чизги, сабит платформ кошулуну темсил етмектедир.
• Кырмызы үч бурчтуклер 1° кыймыли көрсөтөт.
• Мави даирелер 4° кыймыли көрсөтөт.
• Турунжу карелер 8° кыймыли көрсөтөт.

Графиклер 20 санийе үчүнде ики кыймыл чеврими көрсөтөт; бул, 0,1 Хз платформ фрекансыйла ылайыкдур. Генлик бүйүдүкче егрмененрин тепе жана чукурлары кескин бичимде ачылмактадыр. Секиз дережелик гүч егриси кыймыл чевриминин төмөн боюнчали хыз бөлүмүнде сыфырын алтына инсультктедир.

Графиклерде хата чубугу, ишеним аралыгы же экспериментсел сачылым жок. Егрмененр детерминистик CFD чөзүмүнүн перийодик натыйжаларыдыр.

Калак бойунжа йүклер насыл өзгөрмиштир?

Сүрөт 12, Бладе 1 үчүн калак йарычапыйла нормализе едмененн \(r/R\) конумуна каршы метре башына нормал жана тегетсел йүклери көрсөтөт. Дөрт кыймыл аны каршылаштырылмыштыр:

• Конум 1: Ен жогорку платформ хызы жана ен жогорку ротор боюнчали шамал хызы.
• Конум 3: Ен жогорку платформ ачысы; платформ хызы сыфыра йакындыр.
• Конум 5: Терс йөндеки ен жогорку платформ хызы жана ен төмөн ротор боюнчали шамал хызы.
• Конум 7: Ен төмөн платформ ачысы; платформ хызы сыфыра йакындыр.

Конум 1’де нормал жана тегетсел йүклер сабит турбинаден дагы жогорку, Конум 5’те дагы төмөнтүр. Конум 3 жана 7’де анлык платформ хызы сыфыра йакын экениндан йүк дагылымлары сабит турбинае дагы чок йаклашмактадыр.

Бир дережелик кыймылте йүк егрмененри сабит абал айланасинде чектелген өзгөрмектедир. Дөрт жана секиз дережелик кошулларда Конум 1 егрмененри калектин чоң бөлүмүнде күчтүү бичимде йүкселмиштир. Секиз дережелик Конум 5’те болжол менен 0,1R-0,5Р арасындаки нормал йүк жана гениш бир ич-орта бөлгеде тегетсел йүк сыфырын алтына дүшмүштүр.

Радйал акышын капсамы насыл өлчүлмүштүр?

Изилдөө, емме йүзейиндеки чек ара акым чизгмененрини кулланарак радйал акышын калак бойунжа улаштыгы ачыклык месафесини жана 0,1865Р кесикминдеки бөлүнгөн акышын корд догрултусуундаки узаклугуну өлчмүштүр.

Бу натыйжа, платформун кыймыл йөнүне баглы катары калектин айны онлайннде нередейсе тамамен үч өлчөөлу акыштан чоң өлчүде ики өлчөөлу акыша кечебилдигини көрсөтөт.

Сүрөт 13 жана Сүрөт 14’теки йүзей акым чизгмененри

Сүрөт 13, платформ кыймыли олмайан калектин емме йүзейиндеки акым чизгмененрини көрсөтөт. Көк бөлгесиндеки чизгмененр корд йөнүнден сапарак дышары догру мененрлемекте жана радйал акыш болжол менен 0,3455Р’йе чейин узанмактадыр.

Сүрөт 14’те хер кыймыл генлиги үчүн Конум 1, 3, 5 жана 7 өз-өзүнчө көрсөтүлгөн. Ренк дагылымы көктен ужа өзгөрен йүзей аланларыны, сийах акым чизгмененри исе чек ара табакасынын йөнүнү темсил етмектедир.

Дөрт жана секиз дережелик Конум 1 гөрселлеринде көкте башлайан радйал чизгмененр калак ужуна чейин улашмактадыр. Секиз дережелик Конум 5 гөрселинде исе радйал акыш гана көке чок йакын 0,1495Р бөлгесинде калмакта, калак йүзейинин гери каланы дагы чок корд догрултулу акыш көрсөтөт.

Ики дөнел реферанс системиндеки аталет кувветлери

Сүрөт 15, ротор шамала догру кыймыл едэрте жана шамал йөнүнде герийе кыймыл едэрте Бладе 1 үзериндеки куввет йөнлерини көрсөтөт.

Шамала догру кыймыл сырасында:

• Ротор боюнчали шамал хызы йүкселир.
• Көктен ужа басынч градйаны гүчленир.
• Платформ кыймылинин Жориолис еткиси радйал акышын генишлемесине каткы саглар.
• Айрылмыш акыш түм калак бойунжа йажылабилир.

Шамал йөнүнде герийе кыймыл сырасында:

• Ротор боюнчали шамал хызы дүшер.
• Радйал басынч градйаны алсызлар.
• Платформ булаклы Жориолис куввети айрылмайы бастыран йөнде етки едер.
• Үч өлчөөлу акыш бөлгеси калак көкүне догру даралыр.

Ханги калак кесиктлери айрынтылы изилденген?

Хер үч кесикт үчүн айны еткин хүжум ачысы жана Рейнолдс санында ики өлчөөлу профил симүласйону түзүлүшлмыштыр. Ики өлчөөлу алан 30ж × 20ж чоңлүгүнде жана болжол менен 160.000 клеткалидир. Бөйлеже үч өлчөөлу калак кесикти менен айны профилин дөнмейен ики өлчөөлу каршылыгы каршылаштырылмыштыр.

0,1865Р ич калак кесикминде үч өлчөөлу етки

Платформ кыймыли олмадан бменен үч өлчөөлу кесиктте емме йүзейиндеки төмөн басынч тепеси ики өлчөөлу профилден чоңтүр. Акыш айрылмасы болжол менен 0,1ж чейин кечигүүкте жана айрылма аланы күчүлмектедир.

Ек Таблица Д’йе боюнча сабит кошулда:

• Нормал куввет коэффициентсы 2Д’де 0,4481, 3Д’де 1,3148’дир: болжол менен йүзде 193 өсүш.
• Тегетсел куввет коэффициентсы 2Д’де 0,1020, 3Д’де 0,6077’дир: болжол менен йүзде 495 өсүш.

Дөрт дережелик Конум 1’де үч өлчөөлу нормал куввет коэффициентсы 1,6622, ики өлчөөлу каршылыгы 0,6207’дир. Секиз дережеде 3Д маани 1,8974, 2Д маани 0,7892’дир.

Кыймыл генлиги бүйүдүкче емме йүзейиндеки төмөн басынч тепеси хүжум кенарына йаклашмыш жана радйал акыш айрылан жогорку хызлы акышканы кайра чек ара табакасына ташымыштыр. Бул гирдап сүрүкленмеси басынч топарланмасыны гежиктирмиш жана дагы кеңири түзүлүшшык акыш бөлгеси олуштурмуштур.

Перване абалы не заман олушмуштур?

Секиз дережелик кыймылин Конум 5 евресинде 0,1865Р кесикминин еткин хүжум ачысы болжол менен -8,09°’йе дүшмүштүр. Емме йүзейи катары танымланан тарафтаки басынжын каршы йүзейден жогорку хâле гелмеси, йерел аеродинамик куввет йөнүнү терсине чевирмиштир.

Калак йүк дагылымында айны бөлгеде негатиф нормал жана тегетсел йүк гөрүлмектедир. Изилдөөжылар бул режими “propeller state”, йани перване абалы катары танымламыштыр. Бул абалда калак кесикти шамалдан энергия чекмек йерине акыша энергия актармактадыр.

Таблица 3’те секиз дережелик ротор гүжүнүн кыса мөөнөтйле -797,76 кW’а дүшмеси, йерел перване абалынн ротор деңгэколунда де энергия үретимини терсине чевиребилдигини дестеклемектедир.

0,3167Р кесикминде не болгон?

Бу кесикт сабит абалда радйал акышын сона ердиги бөлгейе йакындыр. Платформ шамала догру ен хызлы кыймыл едэрте радйал акыш бул кесикме жана дагы дыш бөлгелере генишлемиштир.

Дөрт дережелик Конум 1’де емме йүзейинде айрылманын башлангыжы болжол менен йүзде 50 корд конумунда, секиз дережеде болжол менен йүзде 40 корд конумунда елмаалыматшли басынч градйаны бөлгесийле бирликте өзгөрмиштир. Узун жана йүзейден тамамен копмамыш айрылма бөлгесинде радйал акыш, фирар кенарына йакын негатиф басынжы артырмыштыр.

Секиз дережелик Конум 1’де:

• 2Д нормал куввет коэффициентсы 1,1254, 3Д маани 1,7430’дур: йүзде 54,88 өсүш.
• 2Д тегетсел куввет коэффициентсы 0,4794, 3Д маани 0,9570’дир: йүзде 99,63 өсүш.

Секиз дережелик Конум 5’те бул кесикм де негатиф итки үретен перване абалына гирмиштир.

0,6421Р орта кесикминде үч өлчөөлу етки

Бу кесиктте сабит турбина акышы чоң өлчүде ики өлчөөлудур. Ошондой болсо да роторун меркезкач жана Жориолис еткмененри чек ара табакасындаки басынч дагылымыны өзгөртирмейе девам етмектедир.

Дөрт жана секиз дережелик Конум 1’де радйал акыш түм канада йажылдыгы үчүн бул кесикмде де үч өлчөөлу ишаретлер байкалган. Дөрт дережеде емме йүзейинде болжол менен йүзде 80 кордда, секиз дережеде болжол менен йүзде 55 кордда чакан елмаалыматшли басынч градйаны бөлгелери олушмуштур.

Секиз дережелик абалда фирар кенарында белиргин гирдап сарылмасы жана болжол менен йүзде 70-90 корд аралыгында басынч платосуу гөрүлмектедир. Буна каршын куввет өсүшы ич кесикмлере боюнча чектелгендыр:

• Нормал куввет коэффициентсы: 1,3925’тен 1,5239’а, болжол менен йүзде 9,44 өсүш.
• Тегетсел куввет коэффициентсы: 0,3968’ден 0,4214’е, болжол менен йүзде 6,19 өсүш.

Басынч, хыз жана гирдап гөрселлери не анлатмактадыр?

Сүрөт 16, 18 жана 19’да сол түркүкдаки графиклер профил айланасиндеки басынжы корд конумуна боюнча көрсөтөт. Йатай ексен \(x/c\), хүжум кенарындан фирар кенарына нормализе едилмиш конумдур. Саг тарафтаки ренкли гөрселлерде мави бөлгелер дагы төмөн, кырмызы бөлгелер дагы жогорку хыз чоңлүклерини темсил етмектедир.

Хер кошул үчүн үст сырада ики өлчөөлу, алт сырада үч өлчөөлу кесикт бар. Үч өлчөөлу кесиктлерде айрылма кабаржыгынын бичими, емме йүзейиндеки хызланма жана кайра түзүлүшшма жүрүм-турумы ики өлчөөлу профилден фарклыдыр.

Сүрөт 17’де мави арка план үзериндеки кырмызы жана сары бөлгелер жогорку гирдап чоңлүгүнү көрсөтөт. Үч өлчөөлу кесиктлерде бөлүнгөн гирдап түзүлүшсы ики өлчөөлу кесиктлерден дагы кыса, парчалы жана йүзейе йакын олабилмектедир. Бул гөрүнүм, радйал ташынымын айрылма гирдабыны корд догрултусуунда кайра дүзенледиги йөнүндеки йоруму дестеклемектедир.

Гөрселлер детерминистик акыш аланы анларыны көрсөтөт. Вортекслерин чоңлүгү же энергия ичериги үчүн көз карандысыз экспериментсел өлчөө жок.

Акыш айрылмасы не чейин гежикмиштир?

Ек Таблица Ж, Конум 1’де ики жана үч өлчөөлу профиллерин айрылма жайгашкан ордун салыштырууктадыр. Ич кесикмлерде үч өлчөөлу айрылма конуму дагы геридедир:

Таблицадаки \(\delta\) түркүклары йүзде ишаретийле маалыматлмиш олса да маанилер боюнчали йүзде өсүштан чок корд узаклугунун йүзде баллы жинсинден мутлак конум фаркына каршылык гелмектедир. Мисалы 0,4000ж’ден 0,4200ж’йе өзгөрим боюнчали катары йүзде 5, кордун мутлак пайы кам көрүүындан исе 2 йүзде баллыдыр; таблода 1,9994 маании маалыматлмиштир.

0,6421Р кесикминде чоң кыймылле йени бир кысми айрылма гелиштиги үчүн үч өлчөөлу айрылма ноктасы щелочьы кошулларда ики өлчөөлу мааниден дагы өне гелмиштир. Үч өлчөөлу еткинин хер кесиктте хер заман сталл гежиктирмедиги, акышын баштапкы абалына боюнча фарклы натыйжа үретебилдиги гөрүлмектедир.

Калдырма хистерезис дөнгүлери насыл өзгөрмиштир?

Сүрөт 20’де йатай ексен дереже жинсинден еткин хүжум ачысыны, дүшей ексен калдырма коэффициентсы \(C_L\)’йи көрсөтөт. Фарклы ренклер 1°, 4° жана 8° платформ кыймыллерини; долу жана бош ишаретлер боюнчали шамал хызынын артма жана азаюу еврелерини темсил етмектедир.

0,1865Р жана 0,3167Р кесикмлеринде дөнгүлер саат йөнүнүн терсине мененрлемектедир. Гөрели шамал жана хүжум ачысы артаркен калдырма, айны хүжум ачысынын азаюу евресиндеки мааниинден дагы төмөнтүр.

Бу жүрүм-турумын сунушталган меканизмасы шөйледир:

1. Хүжум ачысы артаркен айрылма бөлгеси генишлер.
2. Акышын аталети себепийле айрылма жана гирдап түзүмдөрү хүжум ачысыны кечигүүли излер.
3. Хүжум ачысы азалрасаен радйал акыш, корд йөнүндеки акышы карарлы хâле гетирир.
4. Айрылмыш акыш ики өлчөөлу профменен боюнча дагы хызлы кайра түзүлүшшыр.
5. Айны хүжум ачысынын азаюу евресинде калдырма дагы жогорку калыр.

0,6421Р кесикминде чакан кыймыл генлигинде дөнгү саат йөнүндедир. Кыймыл бүйүдүкче радйал акыш бул кесикме улаштыгы үчүн дөнгү саф саат йөнү бичимини кайбетмиш жана фарклы еврелерде егрмененр бирбирлеринин үстүне кечмиштир.

Үч өлчөөлу еткмененр динамик сталлы тамамен өнлүйор му?

Хайыр. Изилдөө, үч өлчөөлу радйал акышын щелочьы ич калак кошулларында айрылмайы гежиктирдигини, айрылма бөлгесини күчүлттүгүнү жана динамик сталлын еткисини бастырдыгыны көрсөтөт. Бирок чоң кыймыл генликлеринде хүжум ачысы аралыгы генишлемекте, күчтүү айрылма жана перване абалы да олушмактадыр.

Долайысыйла үч өлчөөлу еткмененр хер кошулда аеродинамик перформансы иймененштирен сабит бир дүзелтме эмес. Еткинин йөнү платформун кыймыл евресине, калак кесикмине, хүжум ачысына жана радйал акышын капсамына баглыдыр.

Аеродинамик басаңдоо насыл эсептелген?

Кесит аеродинамик басаңдооү, кыймыл чеврими бойунжа аеродинамик питжх моментинин йаптыгы нет иштен эсептелген:

\[ \Xi=-\frac{C_W}{\pi\alpha_p^2} =-\frac{1}{\pi\alpha_p^2}\oint C_m\,d\alpha \]

• \(\Xi\): Бойутсууз аеродинамик басаңдоо коэффициентсы.
• \(C_W\): Бир чевримдеки аеродинамик иш коэффициентсы.
• \(\alpha_p\): Хүжум ачысы салыным генлиги.
• \(C_m\): Аеродинамик питжх момент коэффициентсы.

PDF бул теңдемеси кайра “Denklem 18” катары нумараландырмактадыр. Бирок ротор итки жана гүч илишкмененри дагы мурда 18-21 нумараларыйла маалыматлмиштир. Ошондуктан документде денклем нумарасы текрары бар.

Аеродинамик басаңдоо натыйжалары

Бүтүн маанилер позитифтир; долайысыйла инжеленен кошулларда түздөн-түз негатиф аеродинамик басаңдоо же өзлигинден бүйүйен карарсыз салыным хесапланмамыштыр.

Бунунла бирликте 1°’ден 8°’йе чыкылдыгында:

• 0,1865Р кесикминдеки басаңдоо болжол менен йүзде 35 азайгантыр.
• 0,3167Р кесикминдеки басаңдоо болжол менен йүзде 75 азайгантыр.
• 0,6421Р кесикминдеки басаңдоо болжол менен йүзде 98,7 азайгантыр.

0,6421Р мааниинин 0,00162’йе йаклашмасы, орта калак ачыклыгында аеродинамик басаңдоо ишенимлик пайынын нередейсе ортадан калктыгыны көрсөтөт. Йазарларын өзлигинден эскертүүлан титрешим рискиндеки өсүш йоруму бул азаюуйа негизделет.

Изилдөө еластик калак кыймылини чөзмедиги үчүн герчек бир титрешимин башладыгыны же бүйүдүгүнү көрсөтпөйт. Аеродинамик басаңдоо сонужунун структуралык модлар, малземе басаңдооү жана аероеластик байланышйла бирликте маанилендирилмеси герекир.

Изилдөөнүн күчтүү жактари нелердир?

• Калак геометрисини түздөн-түз чөзен болжол менен 10 миляйон клеткали үч өлчөөлу CFD модельи пайдаланылган.
• Ротор дөнүшү менен платформ ачысал кыймыли ич иче кайан аг бөлгелерийле бирликте модельленмиштир.
• Аг көз карандысызлыгы жана хесаплама аланы узаклугу өз-өзүнчө изилденген.
• Гүч егриси NREL реферанс маалыматсийле каршылаштырылмыштыр.
• Платформ кыймыли натыйжалары бирден көп мурдаки ыкмале каршылаштырылмыштыр.
• Профил куввет интеграсйону S809 экспериментсел маалыматлерийле сынанмыштыр.
• Калак йүклери гана ротор жалпыы катары эмес, ачыклык бойунжа изилденген.
• Үч айры калак кесикти айны хүжум ачысындаки ики өлчөөлу профиллерле каршылаштырылмыштыр.
• Йүзей акым чизгмененри, басынч, хыз жана гирдап аланлары бирликте маанилендирилмиштир.
• Радйал акыш капсамы жана куввет өсүшлары санысал таблоларла сандыклештирилмиштир.
• Хистерезис дөнгүсү жана аеродинамик басаңдоо талдоои герчеклештирилмиштир.

Изилдөөнүн чектелгенлыклары нелердир?

• Изилдөө укукем маанилендирмесинден кечмемиш бир препринттир.
• Натыйжалар физиксел турбина же шамал түнели экспериментине эмес, URANS-CFD симүласйонуна негизделет.
• Йалнызжа NREL 5 МW турбина геометриси маанилендирилмиштир.
• Йалнызжа 11,4 м/с номинал шамал хызы жана 12,1 дев/дакика сабит ротор хызы пайдаланылган.
• Платформ кыймыли гана 0,1 Хз фреканстаки 1°, 4° жана 8° йунусламайла чектелгендыр.
• Сурге, хеаве, ролл, йаw жана сwай кыймыллери бирликте модельленмемиштир.
• Платформ кыймыли хидродинамик модельден елде едилмемиш, мурдаден танымланмыш синүзоидал кыймыл катары колдонулган.
• Толкун, агым, баглама системи жана платформ хидродинамиги CFD модельине дâхил эмес.
• Куле тамамен ихмал едилмиш, гөбек жана нацелла бкислоталештирилмиштир.
• Калаклар рижит кабул едилмиштир; еснеме, бурулма жана аероеластик гери беслеме жок.
• Актиф ротор хызы жана калак питжх контрол системи модельленмемиштир.
• SST \(k-\omega\) URANS модельи жана дувар фонксийонлары бөлүнгөн, үч өлчөөлу акышын бүтүн замансал өлчеклерини чөземез.
• Сечмененн Месх 2, ен инже ага боюнча гүч жана итки натыйжаларында болжол менен йүзде 1,2 фарк ташымактадыр.
• Платформ кыймыли текшерүүсында гүч уйуму күчтүү, итки чоңлүклеринде дагы белиргин фарк бар.
• Хүжум ачысы тыянак ыкмалери ен ич калак кесикминде белиргин бичимде айрылмактадыр.
• Аеродинамик басаңдоо хесапланмыш, бирок герчек структуралык титрешим же аероеластик туруктуулук талдоои жасалган эмес.
• Йүк натыйжалары йорулма өмрү, чыңалуу же малземе хасары хесабына дөнүштүрүлмемиштир.
• Йалнызжа сон дөрт ротор деври талдоо едилмиш; узак мезгил дүзенсиз деңиз жана түрбүланслы атмосфер кошуллары маанилендирилмемиштир.
• Графиклерде белгисиздик, текрар, стандарттык четтөө же ишеним аралыгы жок.
• Ек Таблица Ж’де йүзде ишаретли өзгөрим түркүкларынын боюнчали йүздеден чок корд йүзде баллы фаркыны темсил еттиги гөрүлмектедир.
• Аеродинамик басаңдоо теңдемесинин нумарасы документде дагы мурда колдонулган Денклем 18 менен чакышмактадыр.

Изилдөө нейи дестеклемектедир?

• Платформ йунусламасы ротор гүжү жана иткисини платформ кыймыл фрекансында толкунландырмактадыр.
• Кыймыл генлиги бүйүдүкче анлык гүч жана итки аралыклары өнемли өлчүде генишлемектедир.
• Инжеленен кошулларда кыймыл генлиги арттыкча орталама гүч йүкселмиш, орталама итки азайгантыр.
• Шамала догру платформ кыймыли, радйал акышы жана үч өлчөөлу еткмененри бүйүтмектедир.
• Терс йөндеки кыймыл, радйал акышы даралтмакта жана щелочьы ич кесикмлери перване абалына сокабилмектедир.
• Үч өлчөөлу дөнме еткмененри ич калак кесикмлеринде ики өлчөөлу профил талдооинден чок дагы жогорку кувветлер олуштурабилмектедир.
• Радйал акыш калдырма-хүжум ачысы хистерезис дөнгүсүнүн йөнүнү өзгөртиребилмектедир.
• Кыймыл генлиги арттыгында өзелликле орта калак ачыклыгында аеродинамик басаңдоо кескин бичимде азаюуктадыр.

Изилдөө нейи далилдебейт?

• Герчек бир йүзер шамал турбинаинин 8° йунусламада так катары айны гүч жана итки маанилерини үретежегини далилдебейт.
• Платформ йунусламасынын тижари ишканаде орталама жыллык энергия үретимини артыражагыны көрсөтпөйт.
• 14,67 МW’лык анлык CFD гүжүнүн женератөр тарафындан електриксел катары үретмененбмененжегини далилдебейт.
• Негатиф анлык аеродинамик гүжүн герчек женератөр-миля-електрик системи үзеринде айны бичимде гөрүлежегини көрсөтпөйт.
• Үч өлчөөлу еткмененрин бүтүн калак кесикмлеринде сталлы хер заман гежиктирдигини далилдебейт.
• Позитиф бирок төмөн аеродинамик басаңдооүн герчек калакта өзлигинден титрешиме дөнүшежегини далилдебейт.
• Канадын йорулма өмрүнүн не чейин азалажагыны хесапламамактадыр.
• Натыйжаларын 10 МW, 15 МW же 20 МW сыныфы турбиналере түздөн-түз актарылабмененжегини көрсөтпөйт.
• Чок сербестлик дережели герчек платформ кыймыллери алтында айны меканизмаларын айны чоңлүкте калажагыны далилдебейт.
• Контрол системи, еснек калак жана хидродинамик платформ гери беслемеси алтында системин карарлы олажагыны көрсөтпөйт.

Калкып жүрүүчү ачык деңиз шамал турбинаи тасарымы жагынан анламы

Изилдөөнүн натыйжалары, йүзер турбиналерин аеродинамик йүклеринин гана ротор орталама гүжү же орталама итки аркылуу маанилендирилмемеси геректигини көрсөтөт. Платформ кыймыли орталама гүчте өсүш үретиркен айны анда гүч, итки жана йерел калак йүклеринде чок дагы чоң чэволюциялык толкунланмалара себеп олабилмектедир.

Өзелликле калын көк профиллеринде үч өлчөөлу куввет өсүшларынын ики өлчөөлу профил модельлеринден чок чоң олмасы, төмөн малийетли мүхендислик модельлеринде көк жана ич калак йүклеринин көңүл бурууле дүзелтилмеси геректигини көрсөтөт.

Орта ачыклыктаки аеродинамик басаңдооүн чоң кыймыл генлигинде сыфыра йаклашмасы, келечектеки изилдөөларын аероеластик калак модельи, структуралык модлар жана актиф контрол системийле бирлештирилмеси геректигини ортайа коймактадыр.

Гележек изилдөөлөр үчүн изилдөө; платформун суурге, хеаве, ролл, йаw жана сwай кыймыллеринин бирликте еле алынмасыны, кыймыллерин толкун-хидродинамик модельден хесапланмасыны жана калак еснеклигийле там байланышлы талдоо түзүлүшлмасыны сунуштамактедир.

Изилдөөнүн Ыкмаи жана Жыйынтыктары

Текник ыкма өзети

Догрулама өзети

Темел ротор натыйжалары

Үч өлчөөлу куввет өсүшларынын өзети

Йүздесел өсүш көктен дышары догру белиргин бичимде азаюуктадыр. Ошондой болсо да көктеки боюнчали өсүшын чоң олмасы, мутлак ротор гүжүндеки өсүшын айны катышда экени маанисин билдирбейт; көк бөлгесинин йерел дөнме хызы жана момент колу дыш кесикмлерден дагы чакантүр.

Аеродинамик туруктуулук өзети

Йайыма жана уйгуламайа хазыр олма маанилендирмеси

Изилдөө, платформ йунусламасы алтындаки үч өлчөөлу аеродинамиге илишкин айрынтылы жана физиксел ачыдан ачыклайыжы бир CFD талдоои суунмактадыр. Аг текшерүүсы, салыштыруулы профил талдоои жана акыш гөрселлери изилдөөнүн меканизма түшүндүрмө гүжүнү артырмактадыр.

Бунунла бирликте тижари турбина тасарымында түздөн-түз кулланылмадан мурда натыйжаларын еснек калаклы аероеластик модель, актиф контрол системи, герчек хидродинамик платформ кыймыллери, түрбүланслы атмосфер, дүзенсиз толкун кошуллары жана физиксел экспериментлерле догруланмасы герекмектедир.

Өзелликле 8° кыймыл кошулундаки 14,67 МW анлык аеродинамикалык күч жана сыфыра йаклашан орта ачыклык басаңдооү, електриксел үретим же герчек титрешим божомоли эмес, колдонулган сабит хызлы жана рижит ротор модельиндеки аеродинамик көрсөткүчтөрдир.

Булак жана Ыкма Ноту

Изилдөөнүн там оригиналдуу ады: Three-dimensional унстеадй еффежтс оф флоатинг оффсхоре wинд турбинае аеродйнамиж перформанже ундер платформ питжх мотион

Йазарлар, PDF’деки сыраларыйла: Кеqианг Лоу; Xиаодонг Wанг; Рундонг Танг; Хаойу Пеи; Ге Зху; Ренжинг Жао.

Еш каткы: PDF’де тең салым же тең биринчи авторлык билимси жок.

Сорумлу йазар: Xиаодонг Wанг. PDF’де жооптуу йазар е-поста дареги wангxд@нжепу.еду.жн катары маалыматлмиштир.

Мекемесал байланыш 1: Кей Лабораторй оф Поwер Статион Енергй Трансфер Жонверсион анд Сйстем, Министрй оф Едужатион, Нортх Жхина Ележтриж Поwер Университй, Беижинг 102206, Жхина.

Мекемесал байланыш 2: Беижинг Хуаироу Лабораторй, Беижинг 101400, Жхина.

Мекемесал байланыш 3: Мингйанг Смарт Енергй Гроуп Жо., Лтд., Зхонгсхан 528437, Жхина.

Yazar-мекеме ешлештирмеси: Кеqианг Лоу, Хаойу Пеи жана Ге Зху Нортх Жхина Ележтриж Поwер Университй; Xиаодонг Wанг жана Рундонг Танг Нортх Жхина Ележтриж Поwер Университй менен Беижинг Хуаироу Лабораторй; Ренжинг Жао Мингйанг Смарт Енергй Гроуп Жо., Лтд. байланышлыдыр.

DOI:10.2139/ссрн.6947173.

Йайын платформу: SSRN.

Дерги: Укукемли бир дерги сүрүмү тастыкталган эмес.

Өзкүн дерги йайыневи: Бул препринт сүрүмү аркылуу догруланамамыштыр.

Йайын/жазуу жылы: 2026. PDF үчүнде так йазым же гөндерим тарихи белиртилмемиштир.

Укукемлик абалы: Изилдөө укукем маанилендирмесинден кечмемиштир. PDF’нин хер бетсында “This preprint research paper has not been peer reviewed” эскертүүсы бар.

Булак түрү: Калкып жүрүүчү ачык деңиз шамал турбинаинин платформ йунуслама кыймыли алтындаки аеродинамик перформансыны жана үч өлчөөлу акышыны инжелейен, калак геометрисини чөзен URANS-CFD изилдөө препринти.

Ресмî байланыш:SSRN расмий жазуу бетсы.

Финансман: Изилдөө, National Natural Science Foundation of China тарафындан 52376180 нумаралы проже капсамында дестекленмиштир.

Чыкар чатышмасы: Йазарлар, изилдөөйы еткмененйебмененжек билинен мали чыкар же адамсел илишки булунмадыгыны бейан етмиштир.

CRediT каткылары: Кеqианг Лоу; программалык камсыздоо, текшерүү, бичимсел талдоо, маалымат дүзкеңдике жана илк таслак йазымы. Xиаодонг Wанг; концептуалдыклаштырма, ыкма, данышманлык жана метнин көзден кечирилмеси. Рундонг Танг; программалык камсыздоо жана гөрселлештирме. Хаойу Пеи; программалык камсыздоо жана маалымат дүзкеңдике. Ге Зху; гөрселлештирме. Ренжинг Жао; метнин инжеленмеси жана дүзенленмеси.

Вери жана код еришими: PDF’де ачык маалымат же ачык код депосуу билимси маалыматлмемиштир.

Ичерик хазырлама ыкмаи: Бул Түркче макала йүкленен 30 бетлык PDF’нин тамамы; денклемлер, аг жана хесаплама аланы гөрселлери, текшерүү графиклери, ротор гүч-итки егрмененри, ачыклык догрултусуундаки йүк графиклери, калак йүзейи акым чизгмененри, ики жана үч өлчөөлу басынч-хыз-гирдап салыштыруулары, хистерезис егрмененри жана ек таблолар бирликте инжеленерек хазырланмыштыр. PDF дышындан илимий табылга екленмемиштир. Дыш текшерүү гана DOI жана расмий SSRN булак кимлиги үчүн пайдаланылган.

Темел илимий эскертүү: Натыйжалар физиксел бир ачык деңиз турбинаинден алынмыш өлчөөлер эмес, мурдаден танымланмыш синүзоидал платформ кыймылине сахип рижит NREL 5 МW роторунун URANS-CFD натыйжаларыдыр. Изилдөө герчек энергия үретими, структуралык йорулма өмрү же саха карарлылыгы каныты суунмамактадыр.

Темел ыкмасел эскертүү: Йалнызжа тек шамал хызы, тек кыймыл фрекансы жана үч кыймыл генлиги маанилендирилмиштир. Куле, калак еснеклиги, турбина контролү, платформ хидродинамиги жана дигер сербестлик дережелери моделье дâхил эмес.

Белге тутарлылыгы эскертүүсы: Аеродинамик басаңдоо формүлү документде дагы мурда колдонулган олан 18 нумарасыйла кайра нумараландырылмыштыр. Ек Таблица Ж’де йүзде ишаретийле маалыматлен айрылма конуму өзгөримлеринин боюнчали йүздеден чок корд узаклугундаки йүзде баллы фаркыны ифаде еттиги гөрүлмектедир.