Енергоефективність використання двохлопатевої вітрової турбіни

Abstract

У роботі розглянуто сучасний стан та перспективи розвитку малої вітроенергетики, виконано аналіз основних типів вітрових турбін та обґрунтовано доцільність застосування дволопатевих конструкцій для автономних і децентралізованих систем електропостачання. У межах дослідження визначено основні аеродинамічні параметри вітрової турбіни, виконано розрахунок геометрії лопаті на основі поелементної теорії та обрано аеродинамічний профіль, придатний для роботи при заданих швидкостях вітру. Чисельне моделювання проведено з використанням програмних засобів MATLAB, Ashes та Microsoft Excel, що дозволило отримати розподіли крутного моменту, потужності та оцінити коефіцієнт корисної дії установки. На основі результатів розрахунків виконано тривимірне проєктування лопаті та всієї вітрової турбіни в середовищі Autodesk Inventor. Отримана 3D-модель може бути використана для подальшого аеродинамічного й міцнісного аналізу, а також для виготовлення дослідного зразка. Результати роботи підтверджують доцільність застосування дволопатевих вітрових турбін у системах малої генерації та мають практичне значення для розвитку відновлюваної енергетики.

The paper considers the current state and prospects for the development of small wind energy, analyses the main types of wind turbines, and justifies the feasibility of using two-bladed designs for autonomous and decentralised power supply systems. The study determines the main aerodynamic parameters of a wind turbine, calculates the blade geometry based on element-by-element theory, and selects an aerodynamic profile suitable for operation at specified wind speeds. Numerical modelling was performed using MATLAB, Ashes and Microsoft Excel software, which made it possible to obtain torque and power distributions and to evaluate the efficiency of the installation. Based on the calculation results, three-dimensional design of the blade and the entire wind turbine was performed in Autodesk Inventor. The resulting 3D model can be used for further aerodynamic and strength analysis, as well as for the manufacture of a prototype. The results of the work confirm the feasibility of using two-bladed wind turbines in small-scale generation systems and are of practical importance for the development of renewable energy.