Технологія AirLoom, розроблена за допомогою комп'ютерного моделювання, претендує на заміщення традиційних вітряків
- Концепція переміщення по направляючої
- Рішення за допомогою комп'ютерного моделювання
- Топ 5 практичних порад в обчислювальної гідродинаміки
Проект AirLoom Energy, який покликаний стати альтернативою традиційним вітрякам, наочно показує, що революційні технології в області енергетики можуть приймати досить незвичайні форми. AirLoom Energy - це молода компанія в сфері вітроенергетики, створена в рамках інкубатора WTBC Університету Вайомінг. Штат Вайомінг відомий своїми сильними, або навіть ДУЖЕ СИЛЬНИМИ вітрами. Нещодавно наша технологія отримання енергії вітру Airloom була відзначена грантом SBIR (Small Business Innovation Research program - Програма підтримки і розвитку малого інноваційного бізнесу) від Національного наукового фонду ( National Science Foundation ). Отримання цього гранту стало можливим багато в чому завдяки підтримці, отриманої нами в рамках програми для стартапів від компанії ANSYS (ANSYS Startup program).
Концепція переміщення по направляючої
Ми проаналізували принцип роботи звичайного вітряка з горизонтальною віссю і вирішили внести радикальні зміни в геометрію. Замість традиційних розходяться від осі обертання трьох лопатей, запатентована установка AirLoom використовує планери, які рухаються вздовж замкнутого направляючої і отримують енергію вітру при поступальному русі. Проекція вітрового навантаження вздовж напрямку вітру сприймається за рахунок попереднього натягу напрямних, які працюють практично як відтягнення в наметі. Конфігурація і висота такої революційної конструкції може бути легко змінена, вартість її будівництва в 15 разів нижче традиційного вітряка, а маса - в 23 рази менше. Всі ці фактори визначають широкий спектр застосування установки Airloom: від пересувних і компактних систем для аварійного енергопостачання служб МНС та військових, і до установок для промислової енергогенерації.
Безсумнівно, при розробці цієї технології нам довелося подолати ряд технічних проблем. Одна з найбільш складних завдань полягала в розробці методу отримання енергії від установки. Ми розглядали три варіанти:
- Генератори, вбудовані в планери (наприклад, пропелери або генератор, побудований на базі зубчастої рейки і шестерні).
- Установка за принципом гірськолижного підйомника (з планерами, що тягнуть трос).
- Лінійний генератор (по аналогії з поїздом на магнітній підвісці).
Останній варіант здається нам найкращим з технічної точки зору, але його вартість складає близько 1 мільйона доларів за 1 милю довжини, що істотно перевищує наш бюджет. Розмірковуючи над альтернативними варіантами, ми прийшли до ідеї лінійного генератора на постійних магнітах з поперечним магнітним потоком. Однак, кваліфікований експерт у цій галузі попередив нас, що в даний час не існує аналітичних моделей таких генераторів, які б задовольняли нашим вимогам, а розробка такої моделі може бути оцінена в як мінімум три місяці висококваліфікованої праці вузькоспеціалізованого фахівця при повній зайнятості. Ця обставина вимагає б суттєво переглянути весь хід проекту, закласти додатковий час на доопрацювання і засоби на залучення необхідного спеціаліста. До всього іншого, ми не були до кінця впевнені в тому, що результат в повній мірі виправдає наші очікування.
Рішення за допомогою комп'ютерного моделювання
Замість того, щоб піти по запропонованому шляху, ми одягнули нашу неоперену ще ідею лінійного генератора в геометричну модель і імпортували її в ANSYS Maxwell . Вже через тиждень у нас була працююча базова модель, ми провели параметричне дослідження з 6000 варіантами базової геометрії і отримали такий результат:
Ми назвали цей генератор «Twisted Falcon» через те, що під певним кутом він нагадує космічний корабель «Тисячолітній сокіл» з «Зоряних воєн».
Кожен планер в установці AirLoom прикріплений до генератора Twisted Falcon. Уздовж направляючої, по якій переміщається планер, прокладена суцільна мідна шина, яка виконує функцію обмотки електродвигуна. Планери індукують напругу в шині, і напруги, створені кожним планером, підсумовуються.
ANSYS Maxwell надає нам можливість итерационной і інтерактивної оптимізації геометрії, вартості та інших параметрів генератора. Ми також можемо виконувати оцінку різних змін, які неминуче будуть потрібні у міру роботи над проектом вітроустановки в цілому. Більш того, Maxwell дозволяє довести працездатність нашої ідеї в реальних умовах, що є вкрай важливим фактором в наших взаєминах з інвесторами.
Участь в програмі ANSYS Startup Program дозволило нам розробити модель генератора на постійних магнітах з поперечним магнітним потоком, що задовольняє нашим вимогам, витративши на це менше часу і коштів, ніж очікувалося. Що ще потрібно для компанії-стартапу?
джерело: http://www.ansys-blog.com/airloom-energy-wind-turbine/
Автор: Blossom Ko
МОЖЛИВО ЦЕ вас зацікавлять:
Топ 5 практичних порад в обчислювальної гідродинаміки
гідродинаміка або CFD (Computational Fluid Dynamics) - це комплекс різних інженерних прийомів і методик, які включають