ru
EnglishУкраїнська

Вход

Восстановить пароль?

Нет аккаунта? Создай здесь!

Все статьи >  Энергия ветра >  Профиль средней скорости ветра от высоты и местности

Serhii Korneliuk9 янв, 2020 • 0 минут чтения

Профиль средней скорости ветра от высоты и местности

000Энергия ветра
Профиль средней скорости ветра от высоты и местности

Гидрометеорология делит атмосферу на нижнюю атмосферу (тропосфера и тропопауза), среднюю атмосферу (стратосфера, мезосфера и мезопауза) и верхнюю атмосферу. Нижний пограничный слой атмосферы толщиной от 1000 м до 1500 м (1 - 1,5 км) называют планетарным пограничным слоем, для которого определяющим фактором является турбулентное трение. В этом слое происходит обмен импульсом, теплом и влагой между подстилающей поверхностью (поверхностью суши и поверхностью океана) и атмосферой.

В аэронавтике и метеорологии, воздушный слой высотой до 50 - 100 метров, называется приземным слоем. Это самый не предсказуемый и самый сложный в плане определения воздушных потоков слой, именно здесь процессы обмена импульсом, теплом и влагой протекают активнее всего. И в то же время, этот слой наиболее интересный для ветроэнергетики.

Почти все «ветряки» устанавливаются на мачтах с высотой в пределах от 30 до 100 метров. Исключения конечно же есть, так, например, ротор самой большой в мире ВЭУ, расположен на высоте 135 м.

Но одной высоты для правильной установки ВЭУ не достаточно. Хоть с повышением высоты скорость ветра растёт, но его плотность падает, соответственно падает и сила ветра.

Таблица зависимость температуры и плотности воздуха от высоты

Высота, кмДавление, гПаТемпература, КПлотность, кг/м³
01.01·1032881.23·100
55.4·1022567.36·10-1
102.65·1022234.14·10-1
205.53·1012178.89·10-2
402.87·1002504.00·10-3
602.20·10-12473.10·10-4
801.05·10-21991.85·10-5
1003.2·10-41955.60·10-7

В целом же, найти скорость ветра на любой высоте, зная метеорологическую скорость ветра (высота 10 м), можно по формуле.

V1=V0·(H1H0)k

где 

 V1 – скорость ветра на заданной высоте;
V0 – скорость ветра на известной высоте (для метеостанций принято 10 м);
H1 – заданная высота;
H0 – высота измерения;
k – эмпирический показатель шероховатости подстилающей поверхности.


Из выше приведённой формулы, «почти всё» понятно, кроме степени k. Значения k - безразмерный параметр, во многих работах принимается k=0.143, а точнее k=1/7. В нормативных документах рекомендуют k=0.2. В США, для различных местностей принимается k=0.23±0.03. При измерениях на различных высотах, значения k достигают 0.34. В отдельных работах для Украины используется k=0.167.

Тем не менее, подбор значений требует аккуратности. Так, к примеру, для V0=6 м/с на высоте H0=10 м при пересчёте на высоту H1=50 м и использовании значений k=0.12 или k=0.167. В итоге получится погрешность в расчётах значения среднегодовой выработки энергии примерно в 25%.

Сотрудниками проектно-конструкторского технологического бюро «КОНКОРД», предложена методика определения значений степенного показателя для зависимости скорости ветра на высоте оси ротора ветровой установки от скорости ветра на высоте оси флюгера с учётом степени шероховатости подстилающей поверхности.

Полученные данные занесены в таблицу.

Таблица зависимость скорости ветра от высоты и местности

Класс шероховатостиХарактеристика ландшафтаСтепенной  показатель (k)
0Водная поверхность0,0
0,5Полностью открытый ландшафт с мягкой поверхностью типа взлётно-посадочных полос в аэропортах, скошенной травой и т.п.0,12
1,0Открытые сельскохозяйственные земли с одиночными зданиями0,245
1,5Сельскохозяйственные земли с отдельными зданиями и 8 метровыми оградами на расстоянии » 1250 м0,275
2,0Сельскохозяйственные земли с отдельными зданиями и 8 метровыми оградами на расстоянии » 500 м0,30
2,5Сельскохозяйственные земли с группами зданий и 8 метровыми оградами на расстоянии » 250 м0,335
3,0Деревни, малые города, сельскохозяйственные земли с отдельными зданиями и высокими оградами, лесом и резко пересечённой местностью0,37
3,5Большие города с высокими зданиями0,405
4,0Очень большие города с высокими зданиями и небоскрёбами0,44

Успехов всем ветроловам!

Похожие публикации:

#6 / Ветряк «NoName-1» / замеры напряжения тестовой катушки
Энергия ветра

#6 / Ветряк «NoName-1» / замеры напряжения тестовой катушки

Подробнее
#3 / Ветряк «NoName-1» / разметка ротора для поклейки магнитов
Энергия ветра

#3 / Ветряк «NoName-1» / разметка ротора для поклейки магнитов

Подробнее
#4 / Ветряк «NoName-1» / поклейка магнитов первый этап / залипания / звук генератора
Энергия ветра

#4 / Ветряк «NoName-1» / поклейка магнитов первый этап / залипания / звук генератора

Подробнее
#5 / Ветряк «NoName-1» / поклейка магнитов - второй этап (шуба, бандаж)
Энергия ветра

#5 / Ветряк «NoName-1» / поклейка магнитов - второй этап (шуба, бандаж)

Подробнее

Мы используем файлы cookie для персонализации контента и рекламы, предоставления функций социальных сетей и анализа нашего трафика. Мы также передаем информацию об использовании вами нашего сайта нашим партнерам по социальным сетям, рекламе и аналитике, которые могут объединять их с другой информацией, которую вы им предоставили или которую они собрали при использовании вами их услуг.