Automation disign of hybrid vertical-axial rotors

Abstract

The paper proves the need to create vertical-axial rotors of wind power plants in the city strip, which can be placed on roofs, which makes it possible to increase their energy efficiency by 60-70%. It is shown that the placement of such rotors on the roofs has its own characteristics, which is the need to take into account the relief of the roof of the house, its surface area, rose and wind speed over it and others. Examples of wind farms are considered and it is proved that their energy efficiency can be increased by using hybrid vertical-axial rotors, which consist of a combination of Darrieus and Savonius rotors, where the Darrieus rotor is the main source (s) of wind energy conversion. in electric, while the rotor (s) of Savonius provide acceleration of Darrieus rotors. In order to improve the quality of design, an automated design system was developed, which includes the following blocks: determining the forces affecting the rotor, choosing the type of main and accelerating rotors, determining the optimal number of blades, optimal rotor placement, calculation of dynamic rotor characteristics, analysis of probable wind speed characteristics and strength calculation.

У роботі доведено необхідність створення в міській смузі вертикально-осьових роторів вітроенергетичних станцій, які можуть розміщуватися на дахах, що дає можливість підвищити їх енергопродуктивність на 60-70%. Показано, що розміщення таких роторів на дахах має свої особливості, що полягає в необхідності враховувати форму рельєфу даху будинку, його поверховість, розою та швидкістю вітрів над ним та іншим. Розглянуто приклади реалізації вітростанцій та доведено, що їх енергоефективність може бути підвищено за рахунок використання гібридних вертикально-осьових роторів, які складаються з комбінації роторів Дар’є та Савоніуса, де ротор Дар’є є головним джерелом перетворення енергії вітру в електричну, тоді як ротори Савоніуса забезпечують розгін роторів Дар’є. З метою підвищення якості проектування в роботі розроблено систему автоматизованого проектування, до складу якої входять наступні блоки: визначення сил, які впливають на ротор, вибір типу основного та розгінного роторів, визначення оптимальної кількості лопатей, оптимального розміщення роторів, розрахунок динамічних характеристик ротора, аналіз ймовірних характеристик швидкостей вітру та розрахунок міцності.