Modelowanie pionowego profilu prędkości wiatru w tunelu aerodynamicznym

• Autorzy: Strzelczyk P. , Szczerba Z. , Woźniak A.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.125

Warianty tytułu

EN

Modeling vertical wind speed profile of in the wind tunnel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Elektrownie wiatrowe mają coraz większy udział w produkcji energii elektrycznej w Polsce [8]. Rośnie więc znaczenie elektrowni wiatrowych. Uruchamiane są nowe farmy wiatrowe i istotnego znaczenia nabiera konstrukcja turbin wiatrowych i jakość produkowanego przez nie prądu elektrycznego. Coraz ważniejsze staje się ściślejsze określenie czynników wpływających na konwersję energii wiatru na energię elektryczną i tym samym na system energetyczny. Jednym z najważniejszych warunków jakie muszą być spełnione aby inwestycja budowy przydomowej elektrowni wiatrowej była opłacalna jest jej lokalizacja. Prędkość wiatru rośnie wraz z wysokością. Na produkcję energii elektrycznej wydaje się mieć wpływ również wysokość osi wirnika. Rozsądnym wydaje się uwzględnienie w geometrii wirnika wpływ pionowego profilu prędkości wiatru. Należy podkreślić, że pionowy gradient prędkości ma większy wpływ na charakterystyki aerodynamiczne turbiny, w przypadku jednostek małych, mogących mieć zastosowanie w gospodarstwach domowych, czy w przypadku pracy z siecią rozproszoną. Dzieje się tak, gdyż wieża jest stosunkowo niska więc wpływ warstwy przyziemnej będzie bardziej istotny niż w przypadku turbin dużych. W tym artykule opisano próbę eksperymentalnego odtworzenia pionowego profilu wiatru w warunkach laboratoryjnych.

EN

Wind turbines have an increasing part in producing electric energy in Poland. It means that the importance of wind farms is growing. New wind turbines are built and designing of wind turbines is acquiring more importance as well as the quality of the electric current they produce. It is becoming increasingly important to further define the factors affecting the conversion of wind energy into electricity and thus the energy system. One of the most important conditions that must be met in order to build a profitable backyard wind farm is its localization. Speed of the wind increases with height. The height on which the rotor axis is located also affects the production of the electric energy. It seems reasonable to take into account impact the vertical profile of wind speed on the geometry of the rotor. It should be emphasized that the vertical velocity gradient has a greater impact on the aerodynamic characteristics of the turbine, in the case of small units, which can be used in households, or when working with a distributed network. This is because the tower is relatively low so the effects on the ground level will be more important than in the case of large turbines. This article describes an experimental attempt to recreate the vertical wind profile in laboratory conditions.

Słowa kluczowe

PL

turbina wiatrowa; efektywność energetyczna; szybkość wiatru; profil pionowy prędkości; modelowanie; tunel aerodynamiczny

EN

wind turbine; energy efficiency; wind speed; vertical speed profile; modelling; wind tunnel

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 3/I
• Strony: 413--427
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Strzelczyk P.

• Politechnika Rzeszowska

autor

Szczerba Z.

• Politechnika Rzeszowska

autor

Woźniak A.

• Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa, Krosno

Bibliografia

• [1] Anwar M.P.: Laser positioning measurement system for Wind Tunnel Studies of structures, National Universityof Sigapore, 2005, (praca doktorska), http://scholarbank.nus.edu.sg/, [dostęp 30.04.2015 r.].
• [2] Balendra T., Shah D.A., Tey K.L., Kong S.K.: Evaluation of flow characteristics in the NUS-HDB wind tunnel, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 90 (2002), p. 124-133.
• [3] Burton W.V.: Wind Tunnel Simulation of an Atmosperic Boundary Layer, 2001, (praca doktorska), https://repositories.tdl.org/ttu-ir/bitstream/handle/ 2346/20785/31295017224139.pdf?sequence=1, [dostęp 30.04.2015 r.].
• [4] Chamorro L.: Port´e-Agel, F. Effects of thermal stability and incoming boundarylayer flow characteristics on wind-turbine wakes: A wind-tunnel study. Bound. Layer Meteorol, 136/2010, p. 304-322.
• [5] Chamorro L.P., Port´e-Agel F.: A wind-tunnel investigation of wind-turbine wakes: Boundary-layer turbulence effects.” Bound. Layer Meteorol. 132/2009, p. 156-171.
• [6] Counihan J.: An Improved Method of Simulation an Atmospheric Boundary Layer In a Wind tunel, Atmospheric Environment, 3/1969, p. 65-78.
• [7] Gumuła S., Knap T., Strzelczyk P., Szczerba Z.: Energetyka wiatrowa., AGH Uczelniane wydawnictwo Naukowo – Techniczne, Kraków 2006.
• [8] Kalda G.: Perspetywy rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce do 2020 roku, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, JCEEA t. XXX, z. 60(4/13), s. 124-138.
• [9] Pelt van R.S., Zobeck T.M. Baddock M. Cox J.: Desing, Construction, and Calibration of the Portable Boundary Layer Wind Tunnel for Field Use, Transactions of the ASAE 2010, 53(3), p. 1413-1422.
• [10] Pelt van R.S., Zobeck T.M.: Portable wind tunnels for field testing of soils and natural surfaces. In: Ahmed, N.A., editor. Wind Tunnel Designs and Their Diverse Engineering Applications. Rijeka, Kroatia:InTech, 2013.
• [11] Perez A.L.S., Jaster D.A., Thill J., Porte-Agel F.: Wind velocity profiles and shear stresses downwind from canopy: Experiments In a wind tunel, University of Minnesota 2007, Project Raport No 492.
• [12] Perez A.L.S., Jaster D.A., Thill J., Porte-Agel F.: Wind velocity profiles and shear stresses downwind from canopy: Interpretation of Tyree experiments In a wind tunnel, University of Minnesota 2007, Project Raport No 493.
• [13] Szczerba Z., Mazur D.: Badanie wstępne turbiny wiatrowej w konfiguracji pionowej w tunelu aerodynamicznym oraz obliczenia przy pomocy DSM, Przegląd elektrotechniczny, 1/2014, s. 98-113.
• [14] Strzelczyk P., Szczerba Z., Węsierski Ł.: Tunel aerodynamiczny do badań śmigieł i turbin wiatrowych, Pneumatyka, 1/2007, s. 1-14.