uk
EnglishРусский

Вхід

Відновити пароль?

Немає облікового запису? Створи тут!

Всі статті >  Енергія вітру >  Профіль середньої швидкості вітру від висоти і місцевості

Serhii Korneliuk9 січ, 2020 • 0 хвилин читання

Профіль середньої швидкості вітру від висоти і місцевості

300Енергія вітру
Профіль середньої швидкості вітру від висоти і місцевості

Гідрометеорологія ділить атмосферу на нижню атмосферу (тропосфера і тропопауза), середню атмосферу (стратосфера, мезосфера і мезопауза) і верхню атмосферу. Нижній прикордонний шар атмосфери товщиною від 1000 м до 1500 м (1 - 1,5 км) називають планетарним пограничним шаром, для якого визначальним фактором є турбулентні тертя. У цьому шарі відбувається обмін імпульсом, теплом і вологою між підстилаючою поверхнею (поверхнею суші і поверхнею океану) і атмосферою.

У аеронавтиці та метеорології, повітряний шар висотою до 50 - 100 метрів, називається приземним шаром. Це самий не передбачуваний та найскладніший в плані визначення повітряних потоків шар, саме тут процеси обміну імпульсом, теплом і вологою протікають найактивніше. І в той же час, цей шар найбільш цікавий для вітроенергетики.

Майже всі «вітряки» встановлюються на щоглах з висотою в межах від 30 до 100 метрів. Винятки звичайно ж є, так, наприклад, ротор найбільшої в світі ВЕУ, розташовано на висоті 135 м.

Але однієї висоти для правильної установки ВЕУ мало. Хоч з підвищенням висоти швидкість вітру зростає, але його щільність падає, відповідно падає і сила вітру.

Таблиця залежності температури та щільності повітря від висоти

Висота, кмТиск, гПаТемпература, КЩільність, 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 цілому ж, знайти швидкість вітру на будь-якій висоті, знаючи метеорологічну швидкість вітру (висота 10 м), можна за формулою.

V1=V0·(H1H0)k

де

V1 – швидкість вітру на задана висоті;
V0 – швидкість вітру на відомій висоті (для метеостанцій прийнято 10 м);
H1 – задана висота;
H0 – висота вимірювання;
k – емпіричний показник шорсткості підстилаючої поверхні.


З вище наведеної формули, «майже все» зрозуміло, крім ступеня k. Ступинь k - безрозмірний параметр, у багатьох роботах приймається k=0.143, а точніше k=1/7. У нормативних документах рекомендують k=0.2. У США, для різних місцевостей приймається k=0.23±0.03. При вимірах на різних висотах, значення k досягають 0.34. В окремих роботах для України використовується k=0.167.

Проте, підбір значень вимагає акуратності. Так, наприклад, для V0=6 м/с на висоті H0=10 м, при перерахунку на висоту H1=50 м та використанні значень k=0.12 чи k=0.167. В результаті вийде похибка в розрахунках значення середньорічної вироблення енергії приблизно в 25%.

Співробітниками проектно-конструкторського технологічного бюро «КОНКОРД», запропонована методика визначення значень статечного показника для залежності швидкості вітру на висоті осі ротора вітрової установки від швидкості вітру на висоті осі флюгера з урахуванням ступеня шорсткості підстильної поверхні.

Отримані дані занесені в таблицю.

Таблиця залежність швидкості вітру від висоти та місцевості

Клас шорсткостіХарактеристика ландшафтуСтепенний  показчик (k)
0Водна поверхня0,0
0,5Повністю відкритий ландшафт з м'якою поверхнею типу злітно-посадочних смуг в аеропортах, скошеною травою і т.п.0,12
1,0Відкриті сільськогосподарські землі з поодинокими будівлями0,245
1,5Сільськогосподарські землі з окремими будівлями і 8 метровими мурами на відстані »1250 м0,275
2,0Сільськогосподарські землі з окремими будівлями і 8 метровими мурами на відстані » 500 м0,30
2,5Сільськогосподарські землі з групами будинків і 8 метровими мурами на відстані » 250 м0,335
3,0Села, малі міста, сільськогосподарські землі з окремими будівлями і високими огорожами, лісом і різко пересіченій місцевістю0,37
3,5Великі міста з високими будинками0,405
4,0Дуже великі міста з високими будинками і хмарочосами0,44

Успіхів всім вітроловам!

Схожі публікації:

#6 / Вітряк «NoName-1» / заміри напруги тестової котушки
Енергія вітру

#6 / Вітряк «NoName-1» / заміри напруги тестової котушки

Детальніше
#4 / Вітряк «NoName-1» / поклейка магнітів перший етап / залипання / звук генератора
Енергія вітру

#4 / Вітряк «NoName-1» / поклейка магнітів перший етап / залипання / звук генератора

Детальніше
#3 / Вітряк «NoName-1» / розмітка ротора для поклейки магнітів
Енергія вітру

#3 / Вітряк «NoName-1» / розмітка ротора для поклейки магнітів

Детальніше
#5 / Вітряк «NoName-1» / поклейка магнітів - другий етап (шуба, бандаж)
Енергія вітру

#5 / Вітряк «NoName-1» / поклейка магнітів - другий етап (шуба, бандаж)

Детальніше

Ми використовуємо файли cookie для персоналізації вмісту та реклами, надання функцій соціальних медіа та аналізу трафіку. Ми також ділимось інформацією про ваше використання нашого веб-сайту з нашими соціальними мережами, партнерами з реклами та аналітики, які можуть поєднувати його з іншою інформацією, яку ви їм надали, або яку вони зібрали під час використання ваших послуг