Ветряная турбина Савониуса - Savonius wind turbine

Ветряная турбина Савониуса

Ветряные турбины Savonius являются разновидностью ветряк с вертикальной осью (VAWT), используемый для преобразования силы ветер в крутящий момент на вращающемся вал. Турбина состоит из нескольких крыльев, обычно - но не всегда - установленных вертикально на вращающемся валу или каркасе, либо на земле, либо на привязи. бортовые системы.

Происхождение

Ветряная турбина Савониуса была изобретена Финский инженер Сигурд Иоганнес Савониус в 1922 г. Однако Европейцы много десятилетий до этого экспериментировал с изогнутыми лопастями на вертикальных ветряных турбинах. Самое раннее упоминание принадлежит итальянскому епископу Чанадскому, Фаусто Веранцио, который также был инженером. Он написал в своей книге 1616 года Machinae novae около нескольких ветряных турбин с вертикальной осью и изогнутыми или V-образными лопастями. Ни один из его или каких-либо других более ранних примеров не достиг уровня развития, сделанного Савониусом. В его финской биографии есть упоминание о его намерении разработать турбинный тип, подобный типу Флеттнера, но авторотационный. Он экспериментировал со своим ротором на небольших гребных судах на озерах в своей стране. Результаты его конкретных исследований неизвестны, но Эффект Магнуса подтверждается Кенигом.^[1] Два патента Савониуса: US1697574, были поданы в 1925 году Сигурдом Иоганнесом Савониусом и US1766765, в 1928 году.

Операция

Схематический чертеж двухконтурной турбины Савониуса

Турбина Савониуса - одна из самых простых турбин. Аэродинамически, это тянуть устройство типа, состоящее из двух или трех совков. Если смотреть на ротор сверху, машина с двумя лопатками будет выглядеть как буква S на поперечное сечение. Из-за кривизна, совки испытывают меньшее сопротивление при движении против ветра, чем при движении по ветру. Дифференциальное сопротивление заставляет турбину Савониуса вращаться. Турбины Савониуса извлекают гораздо меньше ветровой энергии, поскольку являются устройствами тормозного типа. мощность чем другие подъемные турбины аналогичного размера. Большая часть рабочей области ротора Савониуса может находиться вблизи земли, если у него есть небольшая опора без удлиненной стойки, что делает общее извлечение энергии менее эффективным из-за более низкого скорость ветра находится на более низкой высоте.

Мощность и скорость вращения

Согласно с Закон Беца, максимальная мощность, которую можно извлечь из ротора, составляет ${\displaystyle P_{\mathrm {max} }={\frac {16}{27}}{\frac {1}{2}}\rho \cdot d\cdot h\cdot v^{3}}$, где ${\displaystyle \rho }$ это плотность воздуха, ${\displaystyle h}$ и ${\displaystyle d}$ высота и диаметр ротора и ${\displaystyle v}$ скорость ветра. Однако на практике извлекаемая мощность примерно вдвое меньше. ^[2] (можно утверждать, что только одна половина ротора - совок, движущийся вместе с ветром, - работает в каждый момент времени). Таким образом, получается ${\displaystyle P_{\mathrm {max} }\approx 0.18\,\mathrm {kg\,m^{-3}} \cdot h\cdot d\cdot v^{3}}$.

В угловая частота ротора определяется выражением ${\displaystyle \omega ={\frac {\lambda \cdot v}{r}}}$, где ${\displaystyle r}$ это радиус и ${\displaystyle \lambda }$ безразмерный фактор, называемый передаточное отношение. λ является характеристикой каждой конкретной ветряной мельницы, а для ротора Савониуса λ обычно около единицы.

Например, ротор Савониуса размером с бочку масла с час=1 мес. и р=0,5 м под ветром v=10 м / с, будет генерировать максимальную мощность 180 Вт и угловая скорость 20 рад / с (190 оборотов в минуту).

Использовать

Комбинированный Дарье –Генератор Савониуса в Тайвань

Турбины Савониуса используются всякий раз, когда их стоимость или надежность намного важнее, чем эффективность.

Наиболее анемометры являются турбинами Савониуса по этой причине, так как эффективность не имеет отношения к применению измерения скорости ветра. Гораздо более крупные турбины Савониуса использовались для генерации электрический мощность на глубоководье буи, которые требуют небольшого количества энергии и минимального обслуживания. Конструкция упрощена, поскольку, в отличие от ветряных турбин с горизонтальной осью (HAWT ), для изменения направления ветра не требуется никакого механизма наведения, и турбина запускается автоматически. Savonius и другие машины с вертикальной осью хороши для перекачивания воды и других применений с высоким крутящим моментом и низкой частотой вращения и обычно не подключаются к электрическим сетям. В начале 1980-х годов Ристо Йоутсниеми разработал винтовой ротор (wiki: fi) версия, которая не требует концевых пластин, имеет более плавный профиль крутящего момента и самозапускается, как и пара скрещенных прямых роторов.

Наиболее распространенным применением ветряных турбин Савониуса является Ротор Флеттнера, который обычно встречается на крышах фургонов и автобусов и используется в качестве охлаждающего устройства. Вентилятор разработан немецким авиастроителем. Антон Флеттнер в 1920-е гг. Он использует ветряную турбину Савониуса для привода вытяжного вентилятора. Вентиляционные отверстия по-прежнему производятся в Великобритании компанией Flettner Ventilator Limited.^[3]

Небольшие ветряные турбины Savonius иногда используются как рекламные вывески, где вращение помогает привлечь внимание к рекламируемому объекту. Иногда они имеют простую двухкамерную анимация.

Привязанные воздушные турбины Савониуса

• Воздушные ветряки
• Типы воздушных змеев
• Когда ось ротора Савониуса установлена ​​горизонтально и закреплена, то результат кайтинга. Существует множество патентов и продуктов, в которых используется чистый подъем. Эффект Магнуса что происходит в Автоматический поворот ротора Савониуса. Часть энергии вращения может быть использована для создания шума, тепла или электричества.

Галерея

• 

  Работа турбины Савониуса

• 

  WECS с лопастями ротора Савониуса

использованная литература

1. Феликс ван Кениг (1978). Windenergie in praktischer Nutzung. Пфример. ISBN  3-7906-0077-6.
2. «Повышение эффективности роторов Савониуса с помощью параметрического исследования». ResearchGate. Получено 2017-06-02.
3. Флеттнер

внешние ссылки

• Создайте свою собственную модель ветряной турбины Savonius
• Ветровые турбины типа Windside Savonius для использования в экстремальных условиях
• Турбины Савониуса для динамических сред www.spinpower.org
• Как построить ветрогенератор Савониуса

• Представления об энергии ветра для полного идиота