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

000Енергія 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:

Аеродинама - математичне моделювання вітроколеса ВЕУ
Енергія вітру

Аеродинама - математичне моделювання вітроколеса ВЕУ

Детальніше
#1 / Вітряк «NoName-1» / виготовлення ротора / інформація про донора
Енергія вітру

#1 / Вітряк «NoName-1» / виготовлення ротора / інформація про донора

Детальніше
#2 / Вітряк «NoName-1» / визначення полюсів / видалення обмоток / підготовка статора
Енергія вітру

#2 / Вітряк «NoName-1» / визначення полюсів / видалення обмоток / підготовка статора

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

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

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