LV15594B - Jauna tehnoloģija un ierīces atmosfēras vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai turbīnas priekšā - Google Patents

Abstract

Izgudrojums attiecas uz enerģētikas nozari, konkrētāk uz vēja turbīnu efektivitātes palielināšanu. Izgudrojuma iekārta satur ierīces un metodes, kas nodrošinātu nepieciešamo gaisa daudzumu, lai sasniegtu noteiktu gaisa plūsmas ātrumu vēja turbīnas priekšā un aizmugurē. Paņēmiens piedāvā izmantot mākslīgu reljefu vai rotējošu cilindru gaisa plūsmas ātrumu vēja turbīnas jaudas paaugstināšanai.

Description

IZGUDROJUMA APRAKSTS

Tehnikas nozare

[001] Šis izgudrojums attiecas uz metodēm un ierīcēm elektroenerģijas ražošanai, izmantojot atmosfēras vēja enerģiju. Vai, precīzāk, - attiecas uz metodēm un ierīcēm, kas savāc vēja enerģiju no lielas teritorijas un koncentrēt to turbīnā, lai palielinātu tai turbīnai jaudu.

Zināmā tehnikas līmeņa analīze

[002] Pašlaik vēja turbīnu (VT) projektētāji aktīvi strādā, lai uzlabotu vēja turbīnu dizainu un palielinātu to jaudu. Tomēr šie pētījumi vēl nenoved pie vēja turbīnu jaudas koeficienta lielā pieauguma. Tas ir tāpēc, ka gaisa daudzums, kas iet caur turbīnu, ir ierobežots saskaņā ar Betca kritēriju. Tāpēc, lai palielinātu VT jaudu, dizaineriem ir tikai viena iespēja - palielināt turbīnas rotora izmērus, lai palielinātu ienākošo gaisa daudzumu turbīnā (gaisa patēriņš caur turbīnu). Liela diametra rotora izveidošana ir ļoti dārga. Eksistē alternatīvais veids, kā palielināt gaisa plūsmu caur turbīnu, nemainot turbīnas izmērus. Lai to realizētu, ir jāpalielina vēja ātrumu turbīnas priekšā. Lai palielinātu vēja ātrumu turbīnas priekšā, ir jāizveido ierīci, kura savāc vēju no lielās teritorijas un novirza to turbīnā (pēc analoģijas ar hidroelektrostacijām). Tā kā turbīnas jauda ir tieši proporcionāla vēja ātruma kubam, šī metode ir ļoti efektīva. Pašlaik daudzas ierīces ir izgudrotas, lai veiktu šo funkciju, taču tām visām ir zema efektivitāte, tāpēc to praktiski neizmanto. Tas ir saistīts ar faktu, ka jebkurai konstrukcijai turbīnas priekšā ir papildu aerodinamiskā pretestība, kas samazina gaisa plūsmu caur turbīnu. Ir zināms arī veids, kā palielināt atmosfēras vēja ātrumu, izmantojot dabisko reljefu (kalni, pakalni vai dzīvojamās ēkas). Bet visas šīs ierīces nav paredzētas, lai efektīvi palielinātu vēja ātrumu. Tāpēc tās nav piemērotas, lai palielinātu vēja turbīnu jaudu. Ideja par ierīcēm, kas “savāc” vēju no lielas teritorijas un novirza to turbīnā, bieži tika patentēta dažādos veidos. Tomēr šo patentu autori nesniedz pierādījumus par piedāvāto ierīču efektivitāti. Tāpēc pašlaik šīs patentētās ierīces netiek izmantotas praksē. Iemesls tam ir gaisa nevēlēšanās iekļūt caur vēja enerģijas koncentratoriem, ko izgudrotāji nepamatoti piedāvā. Visi konfuzora tipa vēja pastiprinātāji turbīnas priekšā ne palielina vēja ātrumu, bet rada lielu papildu pretestību un samazina gaisa plūsmu caur turbīnu. Tas notiek tāpēc, ka brīvā plūsmā gaisa daudzums, kas nonāk turbīnā, samazinās, kad palielinās kopēja turbīnas pretestība (Betca kritērijs). Terminoloģijai “akseleratora plāksnes”, “plūsmas pagrieziena ierīces”, “virpuļu radītājs, kas paātrina plūsmu”, “turbulizatori”, “apvalki”, “vēja koncentratori” un citām nav nekā kopīga ar ierīcēm, kas savāc un paātrina atmosfēras vēja plūsmu. Tas ir saistīts ar faktu, ka šīs ierīces rada papildu pretestību brīvas plūsmas kustībai un tāpēc samazina gaisa daudzumu, kas iet caur turbīnu. Tāpēc vēja ātruma palielināšanas ierīču efektivitātes novērtējumu var veikt tikai pamatojoties uz šķidrumu un gāzu mehānikas likumiem. Nepamatota argumentācija nav pieļaujama.

[003] Izgudrojumam vistuvākie līdzīgie patenti:

(1) Pazīstamas ierīces sekojošajos patentos: us20100213716al, US20100215488A1. Šo ierīču trūkumi ir šādi Autors ierosina uzstādīt Savonius turbīnas priekšā līklīnijas ieliektu virsmu (akseleratora plāksni), lai paātrinātu plūsmu turbīnas ieejā, un apgalvo, ka plūsma tiks paātrināta 5 reizes. Šajā sakar jāveic šādas piezīmes: (a) piedāvātās formas akselerators nevis paātrina plūsmu horizontālā virzienā, bet tikai pagriež to. Rezultātā plūsma tikai daļēji nokļūs uz turbīnas lāpstiņām. Galvenā straume aizies garām turbīnai. Instalējot deflektora plāksni, plūsma tiks apturēta; (b) Ienākošo plūsmu sākotnējā virzienā paātrina tikai plūdlīnijas formas ķermeņi (cilindri ar apaļu, eliptisku, ovālu vai aerodinamisko profilu šķērsgriezumiem). Tāpēc, lai izveidotu ierīci, kas paātrina plūsmu, ir jāinstalē apgrieztā izliekuma plāksni un jāizgatavo tai speciālās ierīces, lai organizētu pareizu gaisa ieeju un izeju no akseleratora. Sīkāka informācija par to, kā to izdarīt, ir aprakstīta šajā izgudrojuma aprakstā; (c) Autora apgalvojums, ka piedāvātā ierīce palielina vēja ātrumu 5 reizes, nav pierādīts.

(2) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: us20090297332al. Ierīces trūkumi ir šādi: Plakanā slīpā virsma zem turbīnas nepaātrina plūsmu. Plakano slīpo virsma zem turbīnas ne paātrina plūsmu. Slīpa plāksne palielina tikai vēja vertikālu komponenti, kas nepalielina turbīnas jaudu. Šādā nepareizā pagriezienā plūsma zaudē enerģiju. Ierosinātā ierīce puslodes formā zem turbīnas, lai palielinātu jaudu, patiešām palielina plūsmas ātrumu horizontālā virzienā. Norādītajiem rotora diametram un puslodes rādiusam šis pieaugums ir apmēram 5%. Pretstatā šim izgudrojumam, šajā izgudrojumā zem turbīnas ir uzstādīti plūdlīnijas formas ķermeņi, kas 4 reizes (par 6300%) paātrina plūsmu.

(3) Pazīstamas ierīces sekojošajos patentos: wo2008010200a2, CA2656795A1 un US8188611B2.

Šā vēja pastiprinātāja (sistēma, kura noraida plūsmu) galvenais trūkums ir tas, ka to efektivitāte ir ļoti zema (vēja pastiprinājums ir mazāks nekā 20%). Iemesls tam ir tas, ka šīs ierīces izjauc plūsmas modeli brīvā plūsmā. Tas palielina šo ierīču aerodinamisko pretestību un samazina gaisa plūsmu caur turbīnu. Turklāt, palielinoties augstumam, ātruma pieaugums strauji samazinās (patenta US8188611B2). Pretstatā minētajiem izgudrojumiem, piedāvātais vēja pastiprinātājs šajā izgudrojumā ir uzstādīts tā, lai gaiss ap šo ierīci plūstu tāpat kā brīvā plūsmā. Kā rezultātā dažas struktūras palielina vēja ātrumu par 50%.

(4) Pazīstamas ierīces sekojošajos patentos: NL1031174c2 un EP1830062A1. Tie ir uzstādīti uz māju jumtām. Šo ierīču trūkumi ir šādi. Ierīces darbojas tikai ar turbīnām, kuras rada enerģiju tikai ar lāpstiņas pretestības spēkiem palīdzību (piemēram, Savonius). Šādām turbīnām ir ļoti zema efektivitāte. Ēku jumtu tipiskās konfigurācijas ne palielina vēja ātrumu, bet tikai maina tā virzienu, zaudējot enerģiju. Lai paātrinātu vēja plūsmu, ir jāizveido īpašas formas jumtas. Ieteikumus šajā jautājumā var iegūt pamatojoties uz mūsu izgudrojumu: kā paātrināt vēju sākotnējā kustības virzienā.

(5) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: RU2268396C2. Trūkumi: (a) Autors apgalvo, ka viņš izgudroja jaunu ierīci vēja ātruma palielināšanai pie ieejas turbīnā, taču šai ierīcei nav apraksta; (b) Autors apgalvo, ka viņš izgudroja jaunu ierīci, kas palielina vēja plūsmas blīvumu, tomēr patents nepaskaidro, kas tas ir un kā tas tiek realizēts; (c) Autore apgalvo, ka plūsmas pagriešana turbīnas ieejā palielina turbīnas jaudu. Tas nav pareizi. Turbīnas jauda ir atkarīga tikai no tā vēja komponentes, kura ir perpendikulāra turbīnas rotora plaknei; (d) Autore apgalvo, ka atstarotāji koncentrē vēja plūsmu, kas palielina turbīnas plūsmas stiprumu un griezes momentu. Iebildumi šeit ir šādi. Brīvu plūsmu var koncentrēt tikai tad, ja netiek pārkāpti šīs plūsmas kustības likumus, jo tā ir substance, kura pārvietojas saskaņā ar saviem likumiem. Pārkāpšana šo likumu noved pie enerģijas plūsmas zaudēšanas līdz tās pilnīgai apstāšanai. Tāpēc, ja nepieciešams palielināt straumes enerģiju, ir jāpalielina tās masu vai ātrumu. Šo funkciju var veikt tikai speciāli izstrādātas ierīces, kuras nepārkāpj brīva (nevis caurulēs) gaisa kustības likumus. Detalizētāks šī trūkuma skaidrojums ir atrodams mūsu izgudrojumā; (e) Autors apgalvo, ja brīvā plūsmā tiek izveidots kanāla sašaurinājums, tad gaisa ātrums šī kanāla izejā būs lielāks par brīvas plūsmas ātrumu. Tas attiecas tikai uz slēgtiem kanāliem. Brīvā plūsmā gaisa daudzums, kas iet caur kanāla sašaurināšanu, ir apgriezti proporcionāls kanāla pretestībai. Tāpēc, kad brīvā plūsmā kanāls sašaurināts, ātrums palielināsies tikai tad, kad hidrauliskā pretestība kanālā ir pietiekami maza, ka praktiski nav iespējams. Autora terminoloģija, piemēram, “vēja enerģiju blīvēšana”, “vēja plūsmas atstarošanas leņķis”, “gaisa plūsmas reakcija» neatbilst šķidruma mehānikas terminoloģijai.

(6) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: US4105362A. Trūkumi: virpuļu enerģija no mugurpuses trīsstūrveida spārna nedrīkst būt lielāka par straumes enerģiju, kas plūst ap spārnu, jo virpuļu veidošanas laikā plūsma zaudē enerģiju. Tāpēc ieviestais jēdziens virpuļveida pastiprinātājs raksturo ierīci, kura palielina tikai virpuļplūsmas ātrumu, samazinot plūsmas ātrumu perpendikulāri turbīnas rotora plaknei. Tā kā klasiskā turbīna rada jaudu tikai tad, kad pastāv otrs ātrums, tad “virpuļa pastiprinātājs” samazina klasisko turbīnu jaudu.

(7) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: US4045144A. Trūkumi: (a) Izgudrojuma US4105362A trūkumi attiecas arī uz izgudrojumu US4045144A; Autora apgalvojums, ka piedāvātā ierīce vēja enerģiju koncentrē 6 reizes bez zaudējumiem, nav pierādīts, (b) Vēja enerģijas vertikālais koncentrators ne darbosies, jo vējš neieiet norādītajā caurulē, un vakuums virpuļa centrā ir ļoti mazs, lai nodrošinātu gaisa padevi turbīnai.

gaisa padevi turbīnai.

(8) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: US7540706B2. Trūkumi: Izgudrotājs apgalvo, kad vējš virzīties pa spirālveida rievām piedāvātās ierīces, ātrums palielina 1,8 reizes. Tomēr ir zināms, ka līklīnijas kustības trajektorijā vējš zaudē enerģiju līdz nullei. Tāpēc, lai gaiss varētu pārvietoties pa izliektu ceļu, ir nepieciešams nodot tam enerģiju. Tāpēc visi autora argumenti par piedāvātās konstrukcijas ierīci ir bezjēdzīgi, jo šī ierīce nedarbosies. Šādiem dizainiem ir nepieciešams veikt hidrauliskos aprēķinus, lai pierādītu piedāvātās ierīces darbaspēju.

(9) Pazīstamas ierīces sekojošajos patentos: us20090096218Al, CA2739538A1 un US20090096218A1. Trūkumi: (a) Garais ieplūdes kanāls uz mājas jumtā rada ievērojamu pretestību ienākošajam gaisam turbīnā, kas samazina gaisa daudzumu, kas padodas turbīnā; (b) Šim dizainam nav pamatojuma.

(10) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: us20100028132a2. Trūkumi: (a) Ierosinātajai jaudas palielināšanas ierīcei ir nepieciešams projektēt un uzbūvēt jaunu turbīnu; (b) Turbīnas rotors, apvalkā ar ežektoriem un maisītājiem, rada ļoti sarežģītu aerodinamisko dizainu. Šādu ierīču darbība ir nepieciešams izpētīt eksperimentāli brīvā gaisa plūsmā, (c) Izgudrotāji apgalvo, ka ierīce palielina turbīnas jaudu 3 reizes. Tomēr šā secinājuma apstiprinājumu patents nav ietverts.

(11) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: ru2362904. Trūkumi: Autore iesaka izmantot konfuzori, difuzori vai to kombinācijas, lai paātrinātu plūsmas pie ieejas vēja turbīnās. Tas darbojas tikai slēgtās plūsmās (piemēram, caurulēs). Atklātajā plūsmā (piemēram, vējš) neatbilst taisnībai, jo šīs ierīces rada pretestību gaisa kustībai. Tā kā brīvajai plūsmai ir izvēle, kur pārvietoties, tā plūdīs garām šīm ierīcēm. Gaisa daudzums, kas nonāk šajos ierīcēs, ir apgriezti proporcionāls šo ierīču pretestībai. Tādēļ šo ierīču uzstādīšana pie turbīnas ieejas vienmēr samazina turbīnas jaudu.

(12) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: us7484363b2. Trūkumi sk. p.(l 1) (13) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: us4047832A. Trūkumi sk. p.(6) (14) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: W02004099605A2. Piezīmes par šo patentu ir šādas: Autors apgalvo, ka aerodinamiskās virsmas pie turbīnas ieejas var palielināt gaisa daudzumu, kas iet caur turbīnu. Jebkura piespiedu maiņa plūsmas virziena noved pie enerģijas zaudēšanas kustīgā gaisa.

(15) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: WO/2018/117875. Autors ierosina turbīnas priekšā uzstādīt konfuzoru hiperboloīda formā. Trūkums ir šāds: nav pamata vēja pastiprinātāja darbībai.

(16) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: WO/2013/033499. Autors ierosina turbīnas priekšā uzstādīt konusa un ķīļveida korpusus, lai paātrinātu vēju. Tomēr ir zināms, ka plakanas virsmas nepaātrina plūsmu.

(17) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: us5709419A. Autors ierosina izmantot zemu spiedienu, kas veidojas, kad gaiss plūst ap plūdlīnijas formas ķermeni, lai palielinātu gaisa plūsmu caur turbīnu. Piezīmes par šo patentu ir šādas: a) ierīce nevāc vēja enerģiju, bet izmanto tikai nelielu šīs enerģijas daļu - „spiediena krituma enerģiju” b) Ierīces darbība tiek ne apstiprināta ar hidrauliskajiem aprēķiniem, ko rada šaubas par tās darbību.

(18) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: WO/2011035411. Autors deklarē ierīci vēja enerģijas koncentrēšanai. Šī ierīce ir mehāniskais konfuzors, kurā ir uzstādīta turbīna. Piezīmes par šo patentu ir šādas: a) mehāniskais konfuzors atklātā straumē rada lielo aerodinamisko pretestību. Tāpēc saskaņā ar Betca teoriju šī ierīce uz turbīnu koncentrē tikai nelielu vēja enerģijas daļu, kas atbilst konfuzora ieejas laukumam. Kā koncentrēt visu vēja plūsmu, ir parādīts mūsu izgudrojumā, b) Šādu ierīču efektivitāte ir jāpamato ar aprēķiniem vai eksperimentu.

(19) Pazīstamas ierīces sekojošajos patentos: us20160350453 (vai us20180210982). Autors piedāvā vēja raksturlielumu aprēķināšanai metodi dažādām zemes reljefa konfigurācijām. Metode nav paredzēta tādu ierīču aprēķināšanai, kuras savāc un koncentrē vēja enerģiju. Šī metode ļauj tikai novērtēt zemes reljefa konfigurācijas ietekmi uz vēja ātrumu un virzienu.

(20) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: us20120065886. Izstrādāta vēja enerģijas resursa novērtēšanas metode turbīnas uzstādīšanas vietā. Metode nav paredzēta tādu ierīču aprēķināšanai, kuras savāc un koncentrē vēja enerģiju.

(21) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: WO2019199198. Autors ierosina palielināt turbīnu jaudu, uzstādot to apgabala dabiskajās zemes konfigurācijās. Trūkumi: nav konkrētu priekšlikumu par reljefu konfigurācijām un par turbīnas jaudas pieauguma novērtēšanai.

(22) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: us20130170949 (vai wo2013102223). Autors ierosina Darrieus turbīnā ar spirālveida lāpstiņām uzstādīt cilindrisku aerodinamisko profilu, kas savāc un koncentrē vēju. Trūkumi: Par šo ierīci nav zinātnisku pierādījumu, kā tā savāc un koncentrē vēju.

(23) Pazīstama ierīce sekojošajā patentā: CA2649140. Autors ierosina paātrināt vēju turbīnas priekšā, uzstādot turbīnu Venturi caurulē. Trūkumi: gaisa plūsma caur Venturi cauruli atklātā plūsmā ir apgriezti proporcionāla Venturi caurules, ar turbīnas iekšpusi, pretestībai. Tāpēc gaisa plūsma caur turbīnu ar Venturi ir mazāka nekā bez Venturi.

[004] Tehniskā problēma un tās risinājuma veids.

Pašlaik vēja enerģētikā pastāv problēma: kā savākt vēja enerģiju no lielas teritorijas un koncentrēt to turbīnā, lai palielinātu šīs turbīnas jaudu. Šajā izgudrojumā tika deklarēta jauna tehnoloģija (metode) vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai vēja turbīnas priekšā, nemainot šo turbīnu dizainu. Tā tehnoloģija atšķiras no mūsdienu tehnoloģijām ar to, ka tā ļauj pirmo reizi radītu Venturi efektu brīvā plūsmā, nezaudējot enerģiju, lai saspiestu strūklu turbīnas priekšā. Citiem vārdiem sakot, deklarētā tehnoloģija atšķiras no mūsdienu tehnoloģijas līmeņa ar to, ka tā ļauj palielināt vēja ātrumu turbīnas priekšā un vienlaikus palielināt gaisa patēriņu caur turbīnu, atšķirībā no esošajām tehnoloģijām, kuras samazina gaisa plūsmu caur turbīnu enerģijas zudumu dēļ, kad strūkla pirms turbīnu saspiestas piespiedu kārtā. Citiem vārdiem sakot, deklarētā tehnoloģija realizē konfuzora efektu turbīnas priekšā (savāc un paātrina vēju) un difuzora efektu turbīnas aizmugurē (organizē pareizu gaisa izplūdes) brīvā gaisa plūsmā bez papildu enerģijas zudumiem. Deklarētā tehnoloģija rada Venturi efektu atvērtā (brīvā) plūsmā, kas darbojas tāpat kā slēgtos cauruļvados (Konfuzora pakāpes maiņa nemaina gaisa plūsmu caur pastiprinātāju). Principiāla atšķirība starp šo tehnoloģijas un esošām tehnoloģijām ir tā, ka šai tehnoloģijai ir stingra matemātiskā bāze, ar kuras palīdzību tiek parādīts, kā veidot konstrukciju, kas paātrina vējš bez papildu enerģijas zudumiem un ievērojami palielina turbīnas jaudu. Deklarētā tehnoloģija paver jaunu virzienu vēja enerģētikas attīstīšanai un uzlabošanai, jo tas ļauj attīstīt ierīces, kas atvērtā gaisa plūsmā realizē konfuzora un difuzora efektu (Venturi efektu) bez papildu enerģijas zudumiem ar jebkādu konfuzora pakāpi (saprātīgajās robežās). Tas notiek tāpēc, ka deklarētā tehnoloģija ļauj palielināt plūsmas konfuzora pakāpi turbīnas priekšā, nepalielinot pretestību gaisa kustībai. Līdz mūsdienām neviens to nav izdarījis, jo šī attīstība prasa izmantot sarežģītu matemātisko aparātu. Izmantojot šo tehnoloģiju, pirmo reizi tiek parādīts, kā veidot konstrukciju, kas atvērtā vēja plūsmā rada konfuzora - difuzora efektu, lai savāktu un koncentrētu vēja enerģiju turbīnas priekšā. Saistībā ar iepriekšminēto, izgudrojuma mērķis ir šāds. Tehnoloģijas mērķis ir radīt šādus apstākļus brīvas gaisa plūsmas kustībai, lai, tuvojoties pie turbīnas, vēja ātrums pieaugtu un gaisa strūkla sašaurinās turbīnas priekšā un paplašinās turbīnas aizmugurē. Tas realizē konfuzora difuzora efektu brīvā gaisa plūsmā un ļauj palielināt plūsmas ātrumu, nemainot gaisa patēriņu (kā arī slēgtajās caurulēs). Vēl nav atrisināta problēma, kā izveidot ierīci, kas praktiski realizē konfuzora - difuzora efektu brīvā gaisa plūsmā (Venturi caurule). Tas ir galvenais iemesls, kāpēc vēja turbīnām ir zema efektivitāte. Klasiskā mehāniskā konfuzora uzstādīšana turbīnas priekšā neatrisina šo problēmu. Tas ir saistīts ar faktu, ka šai ierīcei nav plūdlīnijas formas (ne iekšpusē, ne ārpusē). Tā kā konfuzora ierīce atrodas atklātā plūsmā, tad pa konfuzora iekšpusē un ārā plūst gaiss. Tāpēc klasiskais konfuzors atklātā straumē turbīnas priekšā rada lielo aerodinamisko pretestību. Rezultātā tiek samazināts gaisa daudzums, kas iet cauri konfuzoru un turbīnu. Citiem vārdiem sakot, brīvas gaisa plūsmas kustību ir iespējams kontrolēt tikai tad, ja kontroles darbības nepārkāpj šās plūsmas kustības likumus. Konfuzora - difuzora efekta praktiskai realizācijai atvērtā gaisa plūsmā ir nepieciešams, lai atbilstošo ierīču robežas sakrīt ar sadalošām virsmām plūsmā ap paātrinošo plūdlīnijas formas ķermeni (PFĶ). Tāpēc, lai izveidotu ierīci, kas savāc un koncentrē brīvas gaisa plūsmas enerģiju, ir jāizstrādā brīvas gaisa plūsmas kustības simulācijas modeli, pamatojoties uz šiem likumiem. Jo īpaši ir jāspēj veidot plūsmas virsmu un plūsmas ātrumu lauku. Ierīcēm, kas rada konfuzora - difuzora efektu brīvā plūsmā (vēja pastiprinātāji), ir jāizpilda divas funkcijas. Pirmkārt, tām ir jānovirza uz turbīnu gaisa daudzumu, kas nepieciešams, lai palielinātu turbīnas jaudu par iepriekš noteiktu lielumu. Otrkārt, viņiem vajadzētu palielināt šī gaisa tilpuma kustības ātrumu. Pirmo funkciju veic gaisa pieplūdes un izplūdes ierīces (ieejas un izejas ierīces). Šīm ierīcēm ir īpašā konfigurācija, kas nepārkāpj brīvas gaisa plūsmas kustības likumus, tas ir, tā atbilst gaisa plūsmas virsmas konfigurācijai. Šo ierīču forma un izmērs nosaka gaisa daudzumu, ko viņas var savākt no lielas platības un padot to paātrinošajai ierīcei. Mēs šo gaisa daudzumu sauksim par ievades un izvades ierīču (vēja enerģijas savākšanas ierīces) caurlaidspēju. Otro funkciju veic PFĶ, kas uzstādīts zem, virs vai sānu turbīnām. Šim ķermenim ir pārvietojamā ārējā virsma. Gaisa patēriņš caur šādu ķermeni brīvā plūsmā ierobežo šīs ķermeņa forma un izmērs, ka arī PFĶ ārējās virsmas pārvietošanas ātrums. Maksimālais gaisa patēriņš, kas plūst ap šo ķermeni, tiks saukts par plūdlīnijas formas ķermeņa caurlaidspēju. Šo caurlaidspēju var palielināt, palielinot PFĶ ārējās virsmas rotācijas ātrumu. Ja ierīce, kas savāc vēju, ir uzstādīta kopā ar PFĶ tā, ka viss vējš tiek novirzīts uz PFĶ, tad šo kompleksu sauks par vēja pastiprinātāju. Ja šīs caurlaidspējas nav vienādas, tad pastiprinātājs nedarbojas ar maksimālo efektivitāti. Lai panāktu pastiprinātāja maksimālo efektivitāti, šīm caurlaidspējām jābūt vienādām. To panāk, izmantojot PFĶ aerodinamisko aprēķināšanas metodi vēja pastiprinātāja projektēšanas laikā. Izmantojot šo metodi, noteiktai ķermeņa caurlaidspējai var noteikt plūsmas sadalošās virsmas (virsmas, kuras iet caur plūsmas stagnācijas līnijām) koordinātas. Balstoties uz šo koordinātām, tiek izveidotas ieejas un izejas ierīču konfigurācijas. Tādējādi tiek atrisināts uzdevums - izveidot ierīces vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai. Kā rāda teorētiskie aprēķini, šādi pastiprinātāji palielina vēja ātrumu trīs vai vairāk reizes. Konkrētāk, algoritms tādu ierīču konstruēšanai, kas savāc un koncentrē vēja enerģiju turbīnas priekšā zemes virsmas negatīvas ietekmes apstākļos, ir sekojošs. Pamatoties uz teoriju par brīvo potenciālo plūsmu ap apļveida vai elipsveida cilindru bez ekrāna ietekmes, izstrādāt metodi un ierīces vēja ātruma palielināšanai zemes tuvumā un izmantot tās, lai palielinātu uz zemes uzstādīto vēja turbīnu jaudu. Ir zināms, kad šķidrums plūsto ap apļveida vai elipsveida cilindru, plūsmas ātrums palielinās. Šo ķermeņa spēju sauc par šī ķermeņa caurlaidspēju. Ja cilindrs ir novietots augstu virs zemes un vējš plūst ap to (brīvā plūsma), tad pie šā cilindra var ieplūst jebkurš gaisa daudzums. Tāpēc šajos apstākļos cilindra caurlaidspējas palielināšana izraisa vēja ātruma ap cilindru palielināšanu, jo palielinās ap cilindru plūstošais gaisa daudzums. Ja cilindrs ir novietots uz zemes un vējš plūst ap to (ne brīvā straumē), ap šo cilindru var ieplūst neliels gaisa daudzums. Tāpēc cilindra caurlaidspējas palielināšana ne izraisa vēja ātruma palielināšanu, tāpēc ka nepalielinās ap ķermeni plūstošais gaisa daudzums (zemes ekrāna negatīvas ietekmes dēļ). Instalēt cilindru ar turbīnu kopā uz lielu augstumu ļoti dārgi. Tāpēc rodas jautājums: kā izmantot cilindru, lai paātrinātu vēju zemes tuvumā? Atbilde uz šo jautājumu ir ietverta šajā izgudrojumā. Precīzāk, šis jautājums ir formulēts šādi. Kāda forma un izmēri vajag būt zemes virsmai vietā, kur cilindrs ir uzstādīts ar turbīnu kopā, lai strāvas virsmas ap cilindru sakristu ar strāvās virsmām brīvā plūsmā? Atbilde uz šo jautājumu ir acīmredzama: šai konfigurācijai vajadzētu sakristu ar sadalošām virsmām brīvā straumē (bez ekrāna ietekmes). Turpmākajā izgudrojuma aprakstā parādīts, kā praktiski izveidot šo virsmu. Tagad intuitīvā līmenī kļūst skaidra šī izgudrojuma ideja un veids, kā izveidot vēja paātrinājuma ierīces un kā tās izmantot vēja turbīnu jaudas palielināšanai. Turpmāk sauksim par vēja pastiprinātāju, vai vieglāk: pastiprinātājs vai paātrinātājs. Un arī: Ierīce vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

[005] Šis izgudrojums piedāvā 16 pastiprinātāju variantus, kas apvienoti ar vienoto izgudrojuma koncepciju. Šī koncepcija ir sekojošā. Izmantojot PFĶ regulējamo caurlaidspēju palielināt gaisa plūsmas ātrumu, izveidojot īpašo reljefu turbīnas tuvumā, uzbūvēt vēja pastiprinātāju un uzstādīt to ar turbīnu kopā, lai palielinātu šīs turbīnas jaudu. PFĶ ar īpašo reljefu kopā turbīnas priekšā un aizmugurē rada konfuzora - difuzora efektu (Venturi efektu) atvērtā plūsmā zemes tuvumā, kas savāc vēja enerģiju no lielās teritorijas un koncentrē šo enerģiju uz turbīnas rotoru. Šis efekts nepārkāpj gaisa kustības likumus ap PFĶ. Šajā izgudrojumā tiek izmantoti šādi PFĶ: stacionārais apļveida cilindrs, elipsveida cilindrs ar fiksēto ārējo virsmu un ar uzplūdes leņķi, rotējošais apļveida cilindrs un elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi, ar fiksēto un pārvietojamo ārējo virsmu. Turklāt šos cilindrus sauc par paātrinošo cilindru (cilindrs, kas paātrina vēju). Šis izgudrojums parāda, kā izveidot vēja pastiprinātāju ar elipsveida cilindru ar kustīgo ārējo virsmu, lai sasniegtu vēlamo gaisa ātrumu turbīnas ieejā. Aerodinamiskie modeļi ir izstrādāti visiem pastiprinātāju 16 variantiem. Izmantojot šie modeli, var aprēķinātu pastiprinātāja ieejas un izejas ierīču konfigurācijas un tā efektivitāti. Atšķirībā no pašreizējiem vēja pastiprinātājiem, šis izgudrojums deklarē ierīces, kuras darbība un efektivitāte ir zinātniski pamatotas, izmantojot teoriju par šķidruma potenciālo plūsmu ap ķermeņiem. Balstoties uz šo teoriju, ir atrisināta problēma, kā aprēķināt un būvēt ierīces, kuras savāc un koncentrē atmosfēras vēja enerģiju. Tas paver jaunu virzienu vēja enerģētikas attīstībā, jo jaunais atmosfēras vēja paātrināšanas princips daudzkārt ļauj palielināt mūsdienu turbīnu jaudas koeficientu. Izgudrojumā ir deklarēts pastiprinātājs, kas palielina vidējo ātrumu pie turbīnas ieejas četras reizes un attiecīgi turbīnas jaudu vairāk nekā 70 reizes (pēc teorētiskajiem aprēķiniem). Vēja pastiprinātāja konstruēšanas princips ir sekojošais. Ir zināms, kad atvērtā plūsma plūstot ap elipsveida cilindru šķērsām, plūsmas ātrums palielināsies. Tajā pašā laikā ap elipsveida cilindru tiek izveidots ātruma lauks, kurā katrai gaisa daļiņai ir ātrums un kustības virziens. Gaisa kustībai papilda pretestība (piemēram, zemes virsma) sagrauj šo plūsmas modeli. Šajā gadījumā veidojas plūsmas kavēšanas zonas (stagnācijas zonas), kurās spiediens palielinās. Tas palielina elipsveida cilindra aerodinamisko pretestību un, tāpēc, gaisa patēriņš ap cilindru samazināsies. Ir veids, kā saglabāt brīvas straumes attēlu ap rotējošo šajā plūsmā cilindru, kad cilindrs atrodas zemes virsmas tuvumā. Šis veids ir šāds.

[006] Saglabāšana brīvas straumes attēlu ap rotējošo šajā plūsmā cilindru, kad cilindrs atrodas zemes virsmas tuvumā.

Sadalošā virsma plūsmā ap cilindru, bez ekrāna ietekmes, sadala plūsmu divās neatkarīgās plūsmas. Katra no šīm plūsmām neplūst caur sadalošo virsmu. Tādēļ šī virsma var būt aizstāta ar cieto necaurlaidīgo virsmu, kas jāuzstāda zemes dabiskās topogrāfijas vietā. Tā nepārkāpj gaisa kustības likumus caur pastiprinātāju. Balstoties uz šo šķidruma mehānikas principu, tiek izstrādāta pastiprinātāja ieejas un izejas ierīču konstruēšanas metode. Ja tiek izmantota šī metode, lai izveidotu pastiprinātāju, tad šim pastiprinātājam būs minimālais izmērs, pie kura turbīnas jauda palielinās par iepriekš noteiktu daudzumu. Šī optimizācija tiek nodrošināta, jo piedāvātā metode nodrošina vienlīdzību paātrinošā cilindra un ievades un izvades ierīču caurlaidspēju. Šis princips attiecas uz visu vēja pastiprinātāju projektēšanu šajā izgudrojumā. Ja mākslīgā topogrāfija pie turbīnas ir veidota tā, lai tās robežas sakrīt ar sadalošajām virsmām, tad plūsmas shēma virs cilindra būs tāda pati kā brīvā plūsmā. Šāds ekrāna dizains, kas uzstādīts kopā ar elipsveida cilindru, ļauj piegādāt tik daudz gaisa pie elipsveida cilindra, cik cilindrs spēj izlaist caur sevi, palielinot plūsmas ātrumu un turbīnas jaudu. Turpmākajā izgudrojuma aprakstā šāda veida ekrānus sauc: ievades un izvades ierīces vai: mākslīgais ekrāns blakus ar turbīnu. Plūsmas sadalošās virsmas koordinātas tiek aprēķinātas, pamatojoties uz potenciālo plūsmu teoriju, izmantojot kompleksās mainīgas funkciju konformo transformāciju un Žukovska transformāciju. Plūsmas ātrums jebkurā vietā ap cilindru tiek aprēķināts, izmantojot formulas, kuras iegūtas no ātruma potenciāla izteiksmes. Ievades un izvades ierīču konfigurāciju aprēķins izpildīts, izmantojot formulas, kas iegūtas no strāvas funkcijas izteiksmes. Šāda vēja pastiprinātāja konstrukcija rada īsteno konfuzora efektu brīvā plūsmā un novērš zemes ekrāna negatīvo ietekmi uz paātrinošā cilindra aerodinamiku.

[007] Hidroelektrostacijām ūdens enerģiju savāc un koncentrē sekojoši. Uzkrājas liels ūdens daudzums, kam ir lielo potenciālo enerģiju. Tad šī enerģija tiek pārveidota kinētiskajā enerģijā un tiek virzīta turbīnā. Vēja turbīnām šī metode nav piemērota, jo nav iespējams uzkrāt potenciālo gaisa enerģiju. Tāpēc ir jāpalielina vēja kinētisko enerģiju. Lai to izdarītu, ir nepieciešams, lai gaiss brīvā telpā kustētos tāpat kā konusveida slēgtajā kanālā (ātrums palielinās, un strūklas šķērsgriezuma laukums samazinās tā, ka gaisa patēriņš paliek nemainīgs). Līdz mūsdienām šī problēma nav atrisināta, jo tai nepieciešama speciāla matemātiska metode. Izmantojot šo metodi, sniegtajā izgudrojumā šī problēma ir atrisināta. Izstrādātie vēja pastiprinātāji atšķiras no pašreizējiem pastiprinātājiem ar to, ka tie no brīvas vēja plūsmas saņem gaisa daudzumu, kas nepieciešams paātrinošam cilindram, lai iegūtu noteiktu gaisa ātrumu turbīnas ieejā. Citiem vārdiem sakot, šie pastiprinātāji var palielināt vēja ātrumu līdz jebkuram iepriekš noteiktam lielumam (saprātīgās robežās). To panāk sekojoši.

[008] Deklarētās tehnoloģijas teorētiskais pamatojums.

Pastiprinātāja ieplūdes un izplūdes ierīces ir izstrādātas, izmantojot paātrinošā cilindra raksturlielumus. Precīzāk dizains tiek veikts tā, lai gaisa ieplūdes un izplūdes ierīces caurlaidspēja būtu vienāda ar paātrinošā cilindra caurlaidspēju. Šo caurlaidspēju izlīdzināšana tiek veikta, pamatojoties uz matemātisku gaisa kustības modelēšanu. Gaisa kustības modeļi ir aprakstīti šajā izgudrojumā. Izmantojot šo modeli, tiek iegūti pastiprinātājiem visi darbības parametri un parādītas to priekšrocības salīdzinājumā ar pašreizējiem analogiem. Balstoties uz šo simulāciju, tiek parādīts teorētiski, ka ir iespējams izveidot vēja pastiprinātāju, kas palielina turbīnu jaudu 70 vai vairāk reizes.

[009] Deklarēto ierīču atmosfēras vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai darbības princips.

Sniegtais izgudrojums deklarē tehnoloģiju un ierīces vēja turbīnas jaudas palielināšanai, izveidojot īpašo mākslīgo reljefu turbīnas priekšā un aizmugurē, lai apmierinātu paātrinošā cilindra maksimālo caurlaidspēju. Paātrinošā cilindra caurlaidspēja tas ir maksimālais gaisa daudzums, ko tas var izlaist caur sevi. Ievades un izvades ierīču caurlaidspējas tas ir maksimālais gaisa daudzums, ko šīs ierīces var piegādāt paātrinošam cilindram. Paātrinošā cilindra caurlaidspēju var regulēt. Ja šā cilindra ārējā virsma ir nekustīgā, tad caurlaidspēju var regulēt, mainot cilindra formu vai novietojumu attiecībā pret vēja virzienu. Ja šā cilindra ārējā virsma ir kustīgā, tad caurlaidspēju var regulēt, mainot ārējās virsmas rotācijas ātrumu. Ievades un izvades ierīču caurlaidspēju var regulēt, mainot šo ierīču formu un izmērus. Lai izveidotu optimālo pastiprinātāju, kas palielina turbīnas jaudu uz iepriekš noteiktu lielumu, projektēšanas laikā ir nepieciešams izlīdzināt (salīdzinātu) paātrinoša cilindra un ievades un izvades ierīču caurlaidspēju. Šī izlīdzināšanas metode ir aprakstīta izgudrojuma aprakstā.

[010] Deklarēto ierīču atmosfēras vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai izveidošanas metode.

Zem turbīnas ir uzstādīts cilindrs, kura šķērsgriezums ir elipse vai aplis (paātrinošais cilindrs). Cilindrs ir uzstādīts tā, lai plūsma ap cilindru plūst šķērsvirzienā. Elipsveida cilindru var uzstādīt tā, lai elipses galvenā ass veido noteiktu leņķi ar vēja vektoru, ko mēs sauksim par paātrinošā cilindra uzplūdes leņķi. Apļveida cilindrs var rotēties ap savu asi. Elipsveida cilindram var būt kustīgo ārējo virsmu, kas kustēties pa elipsveida trajektorijai uz virzošajiem veltnīšiem. Cilindra ārējās virsmas rotācija palielina plūsmas ātrumu ap šo cilindru. Citiem vārdiem sakot, virsmas rotācija palielina paātrinoša cilindra caurlaidspēju. Cietās ieplūdes un izplūdes virsmas atrodas blakus ar pastiprinātāja cilindru. Formas un izmēri šīm virsmām nosaka paātrinoša cilindra caurlaidspēja un otrādi - paātrinošā cilindra caurlaidspēja vajadzētu atbilst ieejas un izejas ierīču noteiktām formām un lielumiem. Izgudrojuma aprakstā parāda, kā praktizēt šīs attiecības. Citiem vārdiem sakot, tiek parādīts, kā izveidot nepieciešamo un minimālo izmēru ievades un izvades ierīces, lai realizētu paātrinošā cilindra caurlaidspēju. Šī procedūra ļauj jums izveidot optimālo vēja pastiprinātāja dizainu.

[011] Izgudrojuma sastāvs • Tehnoloģija (metode), kas realizē konfuzora efektu turbīnas priekšā un difuzora efektu turbīnas aizmugurē brīvā gaisa plūsmā (atmosfēras vējš), lai palielinātu jaudu uz zemes uzstādīto vēja turbīnu, nemainot šo turbīnu dizainu. Šī tehnoloģija arī ļauj radīt konfuzora - difuzora ierīci (Venturi caurule), kura efektīvi darbojas zemes tuvumā. Tā ierīce sastāv no ievades un izvades ierīces un tāpat no paātrinoša cilindra ar fiksēto vai kustīgo ārējo virsmu.

• Vēja pastiprinātāji. To vieno vēja paātrināšanas kopēja tehnoloģija un tie viens no otra atšķiras ar to, ka tiem ir dažādie paātrinošie cilindri, paātrinošo cilindru caurlaidspēju regulēšanas dažādas metodes, dažādie darba režīmi, dažādas ievades un izvades ierīces, aerodinamiskā aprēķina dažādas metodes. Katriem no šīm pastiprinātājiem praktiskai to realizācijai ir nepieciešama dizaina aprēķina unikālā metode.

īss zīmējumu apraksts

[ 012] 1. Zīmējums. Ierīce «Apļveida fiksētais cilindrs» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 2. zīmējums. Ierīce «Apļveida cilindrs, kas griežas ar subkritisko leņķisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 3. Zīmējums. Ierīce «Apļveida cilindrs, kas griežas ar kritisko leņķisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 3a. Zīmējums. Ierīces «Apļveida cilindrs, kas griežas ar subkritisko ātrumu» un «Apļveida cilindrs, kas griežas ar kritisko leņķisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai sadalošās virsmas šķērsgriezumi (aprēķinātās diagrammas). x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• 3b. Zīmējums. Turbīnas ar vēja pastiprinātājiem «Apļveida cilindrs, kas griežas ar subkritisko ātrumu» un «Apļveida cilindrs, kas griežas ar kritisko leņķisko ātrumu» jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no griešanās ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra (diagrammas parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• 4. Zīmējums. Ierīce «Apļveida cilindrs, kas griežas ar superkritisko leņķisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 4a. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Apļveida cilindrs, kas griežas ar superkritisko leņķisko ātrumu» sadalošās virsmas šķērsgriezumi (aprēķinātās diagrammas). x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• 4b. Zīmējums. Turbīnas ar vēja pastiprinātāju «Apļveida cilindrs, kas griežas ar superkritisko leņķisko ātrumu» jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no griešanas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra (diagrammas parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• 5. Zīmējums. Ierīce «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar fiksēto ārējo virsmu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 5a. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar fiksēto ārējo virsmu» sadalošās virsmas šķērsgriezumi (aprēķinātās diagrammas). x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• 5b. Zīmējums. Turbīnas ar vēja pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar fiksēto ārējo virsmu» jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no turbīnas rotora relatīva diametra (diagrammas parada, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• 6. Zīmējums. Ierīce «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar fiksēto ārējo virsmu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 6a. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar fiksēto ārējo virsmu» sadalošās virsmas šķērsgriezumi (aprēķinātās diagrammas). Uzplūdes leņķi 0, 20, 40 grādu; x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• 6b. Zīmējums. Turbīnas ar vēja pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar fiksēto ārējo virsmu» jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no uzplūdes leņķa un turbīnas rotora relatīvā diametra (diagrammas parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• 7. Zīmējums. Ierīce «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 7a. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» sadalošās virsmas šķērsgriezumi (aprēķinātās diagrammas). Simetriska plūsma. x - relatīvā abscisa; y relatīvā ordināta.

• 7b. Zīmējums. Turbīnas ar vēja pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no cilindra virsmas griešanās ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra (diagrammas parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• 8. Zīmējums. Ierīce «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 9. Zīmējums. Ierīce «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 9a. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu», sadalošās virsmas šķērsgriezumi (aprēķinātās diagrammas). Simetriska plūsma. x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• 9b. Zīmējums. Turbīnas ar vēja pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no cilindra virsmas griešanas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra (diagrammas parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• 10. Zīmējums. Ierīce «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 10a. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» sadalošās virsmas šķērsgriezumi (aprēķinātās diagrammas), a = 20°; Vpov* = 17.84y. x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• 10b. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» sadalošās virsmas šķērsgriezumi (aprēķinātās diagrammas), a = 40°; Vp™^x = 20,52 p x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• 10c. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» sadalošās virsmas šķērsgriezumi (aprēķinātās diagrammas), a = 60°; Vp^^x = 23.2 j . x - relatīvā abscisa; y relatīvā ordināta.

• lOd. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» sadalošās virsmas šķērsgriezumi (aprēķinātās diagrammas), a — 80°; = 24.79y . x - relatīvā abscisa; y

- relatīvā ordināta.

• lOe. Zīmējums. Turbīnas ar vēja pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no cilindra virsmas griešanas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra , a = 20°, (diagrammas parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• lOf. Zīmējums. Turbīnas ar vēja pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no cilindra virsmas griešanas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra , a = 40°, (diagrammas parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• lOg. Zīmējums. Turbīnas ar vēja pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no cilindra virsmas griešanas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra , a = 60°, (diagrammas parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• lOh. Zīmējums. Turbīnas ar pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no cilindra virsmas griešanas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra , a = 80°, (Aprēķināšanas diagrammas parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• 11. Zīmējums. Ierīce «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 1 la. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi, ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» sadalošās virsmas šķērsgriezumi. W17.84y ; a - 20°,aprēķinātā diagramma). x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• 11b. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» sadalošās virsmas šķērsgriezumi 0^-= 20.52^,- a = 40°, aprēķinātā diagramma). x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• 11c. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» sadalošās virsmas šķērsgriezumi. (Vpo * = 23.2^ ; a = 60°, aprēķinātā diagramma). x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• 1 ld. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» sadalošās virsmas šķērsgriezumi. (Vpor = 24.79 γ : a = 80°, aprēķinātā diagramma). x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• Īle. Zīmējums. Vēja pastiprinātājam «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» cilindra ārējās virsmas kritiskais griešanās ātrums atkarībā no cilindra uzplūdes leņķa (aprēķinātā diagramma).

• 1 If. Zīmējums. Turbīnas ar vēja pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no cilindra uzplūdes leņķa un turbīnas rotora relatīvā diametra (diagrammas parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• 12. Zīmējums. Ierīce «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 12a. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzpludes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» (V_pov > , a = 20°) sadalošās virsmas šķērsgriezumi (aprēķinātās diagrammas). x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• 12b. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» (E_p01, > 7™“), a = 40°) sadalošās virsmas šķērsgriezumi (aprēķinātās diagrammas). x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• 12c. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» (V_pov > V™)) a = 60° sadalošās virsmas šķērsgriezumi (aprēķinātās diagrammas). x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• 12d. Zīmējums. Vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» (V > a = 80°) sadalošās virsmas šķērsgriezumi (aprēķinātās diagrammas). x - relatīvā abscisa; y - relatīvā ordināta.

• 12e. Zīmējums. Turbīnas ar vēja pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» (V_pov > , a = 20°) jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no cilindra virsmas griešanas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra (diagrammas parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• 12f. Zīmējums. Turbīnas ar vēja pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» (V_p0l, > T™), a = 40°) jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no cilindra virsmas griešanas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra (diagrammas parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• 12g. Zīmējums. Turbīnas ar vēja pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» (V > a = 60°) jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no cilindra virsmas griešanas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra (diagrammas parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• 12h. Zīmējums. Turbīnas ar vēja pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» (V_poi. > a = 80°) jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no cilindra virsmas griešanas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra (diagrammas parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā).

• 13. Zīmējums. Ierīce «Apļveida rotējošs cilindrs, kas atrodas horizontāli virs turbīnas bez mākslīgā ekrāna» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 14. Zīmējums. lence «Apļveida rotējošs cilindrs, kas atrodas horizontāli zem turbīnas bez mākslīgā ekrāna» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 15. Zīmējums. Ierīce «Viens apļveida rotējošs vertikāls cilindrs turbīnas pusē» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 16. Zīmējums. Ierīce «Divi vertikāli cilindri turbīnas sānos» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

• 17. Zīmējums. HAWT uzstādīšanas ar vēja pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» shēma. 2 HAWT rotors un balsta; 1- Elipsveida cilindrs ar kustīgu ārējo virsmu; 5 - Ievades ierīce (ievades sadaloša virsma); 12 - Sliedes pastiprinātāja pagriešanai vēja virzienā; 8 Veltnīši, kas veido un pārvieto elipsveida virsmu. Bultas rāda gaisa kustību caur pastiprinātāju.

Izgudrojuma īstenošanas piemēra detalizēts izklāsts, aprakstot iespējamo rūpnieciskās izmantošanas veidu. Visi aprēķini šajā patenta aprakstā ir pamatā uz pieņēmumu, ka pastiprinātāji darbojas potenciālā plūsmā.

[013] Pamati apzīmējumi:

wind = 10y - vēja ātrums, [m/s] (visos zīmējumos un aprēķinos tiek pieņemts, ka vējam ir horizontālais virziens un vērsts no kreisās uz labo pusi); W - ātruma lauka kompleksais potenciāls; a - apļveida cilindra rādiuss, [m];

oxy - koordinātu sistēma ar sākumu apļveida cilindra centrā; abscisas ass Ox ir vērsta gar vēju, ordinātu ass Oy ir vertikālais un vērstas uz augšu;

x = |; y = ~ -relatīvas koordinātas apļveida cilindram;

V_v — ātruma projekcijas ap riņķveida cilindru, [m/sļ;

a, b - lielais un mazais elipses ass; c² = a² - b²;

0x^1 - koordinātu sistēma ar izcelsmi elipsveida cilindra centrā; ass o%i ir virzīts vēja virzienā;

ass oy_± - ir virzīts uz augšu; V = — - relatīvās koordinātas elipsveida cilindram;

ox_ay_a - koordinātu sistēma ar izcelsmi elipsveida cilindra centrā; ass ox_a vērsta gar lielu elipses asu, ass oy_a vērsta gar mazu elipses asu.

n - apļveida cilindra leņķiskais ātrums, [rev/min];

Kvf - plūsmas ātruma ap elipsveida cilindru projekcijas, [m/s];

^- elipsveida cilindra ārējo virsmu pārvietošanas lineārs ātrums;

r - jebkura punkta rādiuss - vektors, [m];

D - turbīnas rotora diametrs, [m];

turbīnas jauda ar pastiprinātāju-turbīnas jauda bez pastiprinātāja , _nnn/ uvd, % = —-----------------------------------------------iuu7o;

^r turbīnas jauda bez pastiprinātāja z - kompleksā mainīga z plaknē: ζ = x + iy;

ζ - kompleksā mainīga ζ plaknē: ζ = ξ + ύ/;

a - elipsveida cilindra uzplūdes leņķis (leņķis starp elipsveida cilindra šķērsgriezuma lielu asi un vēja vektoru).

Visās pastiprinātāju 1 ... 17 diagrammās ar bultiņām rāda gaisa plūsmas virzieni ap paātrinošajiem cilindriem. Izgudrojumā ir iekļauti šādi vēja pastiprinātāju varianti.

Izgudrojuma detalizēts izklāsts

[014] Vispirms apsvērsim vēja enerģijas savākšanas un koncentrēšanas ierīces, kas izmanto mākslīgo ekrānu.

Ierīce «Apļveida fiksētais cilindrs» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

Tas cilindrs 1 ir uzstādīts zem turbīnas 2 tā, kā parādīts 1. Zīmējumā, lai tā ass būtu perpendikulāra vēja 3 virzienam (šķērsvirzienā plūsma). BA - ievades ierīces (plūsmas sadalošā virsma). BD - izvades ierīces (plūsmas sadalošā virsma). BA un BD - mākslīgais ekrāns. zlFF-pus cilindrs 1. A un C - plūsmas stagnācijas punkti. E — turbīnas 2 uzstādīšanas punkts. Cilindra virsma AE rada konfuzora efektu, bet virsma EC rada difuzora efektu vēja atklātā plūsmā 3. E līnija tas ir konfuzora - difuzora ierīces sašaurinājums, kur sasniegts maksimālais vēja ātrums. Zemes virsma iet caur cilindra 1 asi. Kā rāda teorētiskie pētījumi, šķērseniskā vēja plūsma ap cilindru, kā parādīts 1. zīmējumā, notiek ar minimālu aerodinamisko pretestību, ja sadalošās virsmas AB un CD sakrīt ar zemes virsmu. Citiem vārdiem sakot, pie cilindra, kas uzstādīts, kā parādīts 1. zīmējumā, nav plūsmas stagnācijas zonas. Cilindra augšējā virsmā plūsmas ātrums ir divas reizes lielāks nekā vēja 3 ātrums, un tas samazinās, palielinoties augstumam. Kopā ar šo pastiprinātāju ir uzstādīta turbīna 2. Turbīnas 2 rotora rotācijas plakne sakristu ar vertikālo plakni, kas iet caur cilindra asi (1. zīmējums).

Šī pastiprinātāja strāvas funkcija ir:

ψ = wind(l -^i)y (14.1)

Plūsmas ātrumu ap cilindru nosaka ātruma projekcijas jebkurā punktā: / ¢12 fy2 — ^2\\

K = wind I 1 + ₂ —2ĀT (14-2) / 2xya²

V_v = —windļ ---— ^y \(x²+y²)² (14.3)

Uzstādot turbīnu E punkta 1^, = 0, ātruma horizontālā sastavdaļa ir: / il²\

Ķ = wind ί 1 + — I (14.4)

Iepriekš minētās formulas ir piemērotas gadījumam, kad uz bezgalīgi garu cilindru pūš brīva plūsma ( zemes ekrāna nav). Attiecīgais pastiprinātājs tas ir cilindra puse, kas atrodas uz zemes virsmas. Lai izmantotu iepriekšminētās formulas, lai noteiktu šā pastiprinātāja efektivitāti, jāparāda, ka zemes virsmas BA un CD tas ir sadalošās virsmas brīvā (atklātā) plūsmā ap cilindru, bez zemes ekrāna. Plūsmas sadalošā virsma tas ir strāvas virsma, kura iet caur līniju, kurā ātrums ir nulle (plūsmas stagnācijas līnija). Tādējādi, lai parādītu, cik reizes palielinās turbīnas jauda ar pastiprinātāju, ir nepieciešams noteikt plūsmas stagnācijas līnijas koordinātes bez zemes ekrāna. Pēc tam atrast vienādojumu strāvas virsmai, kas iet caur šo līniju. Ja, izmantojot šos vienādojumus, aprēķināt ierīču BA un CD koordinātes, tad iepriekšminētās formulas var izmantot, lai aprēķinātu pastiprinātāja efektivitāti. Šī ievades un izvades ierīču projektēšanas metode tiek piemērota visiem pastiprinātājiem, kas deklarēti šajā izgudrojumā. No (14.2) un (14.3) izriet, ka E_v = 0 un Ķ, = 0 punktos ar koordinātēm ((- a; 0) un (a; 0)), vai punktos A un C. Strāvas virsmu saimes vienādojums ir: ψ = Const. Patvaļīgas konstantes virsmām BA un CD var iegūt, aizstājot līniju A un C koordinātas (14.1) vienādojumā, kā rezultātā abām virsmām BA un CD iegūst Const = 0. Tāpēc mēs iegūstam, ka sadalošās virsmas BA un CD atrodas uz zemes virsmas, kā parādīts 1. Zīmējumā. Izmantojot formulu (14.4), mēs varam noteikt vēja ātrumu turbīnas rotora plaknes katrā punktā. Turklāt, izmantojot ātruma sadalījumu pa augstumu, ir iespējams noteikt turbīnas jaudu. Šajā izgudrojumā, lai parādītu katras vēja pastiprinātāja versijas efektivitāti, vidējais ātrums tika izmantots, lai aprēķinātu turbīnas ar pastiprinātāju jaudas pieaugumu. Šim pastiprinātāja dažādiem relatīvajiem rotora diametriem (D/a) tabulā ir norādīts turbīnas jaudas procentuālais pieaugums (uvp):

D/a	4	2	1.2
uvp, %	88,3	163	242

Līnijas BA un CD ir gaisa ieplūdes un izplūdes virsmas (ka ari sadalošas virsmas brīvā plūsmā)

Turklāt putošanas ierobežotāji vienai veidnei un vairākām veidnēm atšķiras ar ģeometriskajiem izmēriem. Putošanas ierobežotājs (6) ietver rāmi (7) un atbilstoša izmēra ķīli (8) - 5.zīm. Rāmim (7) ir aile (9), kas ir pielāgota veidnes korpusa (3), kopā ar pamatni (1) un vāku (2), ievietošanai tajā. Rāmja (7) augšējās malas apakšā vai apakšējās malas augšā ir izveidots slīpinājums (10), kas ir pielāgots ķīļa (8) iedzīšanai starp rāmi (7) un veidnes vāku (2) vai starp rāmi (7) un veidnes pamatni (1), lai nepieļautu veidnes atvēršanos cietā PUR putuplasta putošanas laikā. Veidnes vāka (2) augšējā daļā var būt izveidots viens vai vairāki caurumi (11), kas ir pielāgoti šķidrā maisījuma putošanas gāzu izvadīšanai no veidnes.

[015] Ierīce «Apļveida cilindrs, kas griežas ar subkritisko leņķisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai

Šī ierīce (2. Zīmējums) sastāv no horizontāli uzstādīta rotējoša apļveida cilindra 1, zem kura ir uzstādīts BACD ekrāns, kuram ir plūdlīnijas forma. Punkti A un C ir plūsmas stagnācijas punkti. Punktā E ir uzstādīta turbīna 2. Ekrāns BA un cilindra virsma AE veido konfuzoru, kurā gaiss tiek paātrināts un ievadīts turbīnā 2. EC cilindra 1 virsma un cilindra 1 ekrāns CD veido difuzoru, kurā gaiss tiek palēnināts līdz sākotnējam ātrumam un tiek noņemts no turbīnas. Gaisa daudzums, ko šī ierīce piegādā turbīnai, ir atkarīgs no ekrāna 5 formas. Šo formu nosaka cilindra 1 griešanas ātrums. Talak ir paradīts, ka aprēķināt ekrānā formu noteiktam cilindra 1 griešanās ātrumam. Šā pastiprinātāja strāvas funkcija ir:

ψ = wind I 1 — a² \ —7 y + x² + y²/ πα n ln(x²+y²) (15.1)

Plūsmas ātrumu projekcijām ir šada forma:

= wind I 1 + n²(y² — x²))

U²+y²)² / πα n y x² + y²

2xya² \ πα²η x (x²+y²)²/ 30 x² + y² (15.2) (15.3)

Uzstādot turbīnu E punkta

K = 0, un ātrumā horizontālā sastavdala ir:

/ a²\

Ιζ = wind 1 + -5- + πα²η 1 y

(15.4)

Noteiksim plūsmai, kas plūst ap rotējošu cilindru, stagnācijas līnijas koordinātas.

Lai to izdarītu, dodieties pie polārajām koordinātām (15.2) un (15.3) vienādojumos, pielīdzināt tos nullei un iegūst izteiksmi stagnācijas līniju noteikšanai polarajas koordinātās:

παη sin Θ = — —---60wind

Stagnācijas līniju Dekartā koordinātās:

/ παη \² πα²η ^Xa & 1 ^60wind' ' ^^A 60wind (15.5) (15.6)

πα η

6Qwind (15.7)

Strāvās virsmas saimes vienādojums:

(2\ 9 a \ πα^η

1--τ ļ r sin Θ 4——— In r = Const r²J 30 (15.8)

Lai noteiktu patvaļīgo konstantu, mes aizstajam šaja vienādojumā r = a:

πα n

Const - ln a

Tāpēc sadalošas virsmas vienādojums būs šāds:

a \ πττη r

1--τ r sin Θ +----ln - = 0 r²J 30 a

Vai:

(15.9) sind — πα n, r ~o_n In30 a nh “²\ wmd 1--₇]r λ ļ (15.10)

Virsmai CD:

θι — 2π — sin πα n , r

In30 a wind

(15.11)

Virsmai AB:

πα n , r Inπ + sin ¹---wind I 1 — ^7 J r , _ i παη lim d_L = 2π — sin ¹ —----r^a 6Qwind (15.12) (15.13) _ ₁ παη lim 0₂ = tt + sin ¹-------r-^a 60wind (15.14)

Izteiksmes (15.11) un (15.12) parāda, ka virsmas AB un CD iet caur stagnācijas līnijām A un C, kas atrodas uz cilindra virsmas. Tādējādi mainot r vērtību, ir iespējams izveidot vēja pastiprinātāja ieejas un izejas ierīču konfigurāciju. Šai pastiprinātāja versijai šīs virsmas ir simetriskās attiecībā pret vertikālo plakni, kas iet caur cilindra asi. Mēs ieviešam bezizmēra parametrus:

r = r/a- punkta bezizmēra rādiuss - vektors; x = x/a un y = y/a- punkta bezizmēra koordinātes.

x = r cos6 ·, y=rsin5.

_ 455 95

Virsmas CD koordinātās, η =—wind — 10rn./s:

r	1	2	3	4	5	6	7
X	.971	1.951	2.941	3.937	4.935	5.935	6.935
y	-.238	-.441	-.59	-.706	-.8	-.88	-.948

Virsmas CD koordinātās, n = 911.89/a²:

r	1	2	3	4	5	6	7
X	.879	1.79 5	2.758	3.742	4.737	5.736	6.738
y	-.477	-.882	-1.18	1.412	-1.6	-1.76	-1.897

Virsmas CD koordinātās, n = 1823.78/n²:

r	1	2	3	4	5	6	7
X	.297	.94	1.852	• 2.833	3.84	4.85 9	5.883
y	-.955	1.765	-2.36	2.824	3.202	-3.52	-3.794

Turbīnas ar pastiprinātāju jaudas procentuālais pieaugums atkarība no cilindra apgriezieniem (n) un turbīnas rotora relatīvā diametra (D / 2a):

n,ap/m in	456/a 2	456/a 2	456/a 2	912/a2	912/ a2	912/ a2	1823/ a2	1823/ a2	1823/ a2
D/2a	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp, %	200	270	510	340	470	900	750	1050	2110

uvp, % turbīnas jauda ar pastiprinātāj u — turbīnas jauda bez pastiprinātāja turbīnas jauda bez pastiprinātāja

[016] lence «Apļveida cilindrs, kas griežas ar kritisko leņķisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

Tas cilindrs (1) ir uzstādīts zem turbīnas (2), kā parādīts 3. zīmējumā. 4 - cilindra 1 rotācijas virziens. Cilindra 1 kritiskais leņķiskais ātrums tiek noteikts ar cilindra rādiusu un vēja ātrumu (3). Tas nosaka nepieciešamo un vienīgo ievades un izvades ierīču (5) (ekrāni) konfigurāciju, lai realizētu cilindra caurlaidspēju un radīt konfuzora efektu turbīnas (2) priekšā. Šim pastiprinātājam ir viena stagnācijas līnija A = C uz cilindra virsmas. Ekrāns (ieejas virsma)

BA un cilindra (1) virsma AE rada konfuzora efektu turbīnas priekšā, cilindra (1) virsma EC un ekrāns CD rada difuzora efektu turbīnas aizmugurē vēja (3) plūsmā. E līnija tas ir konfuzora - difuzora ierīces sašaurinājums, kur uzstādīta turbīna (2) un sasniegts maksimālais vēja (3) ātrums. Šim pastiprinātājam efektivitāte ir augstāka nekā [0015] nodaļā parādītajam pastiprinātājam. Cilindra 1 kritiskie apgriezieni ir:

60wind ⁿcr = —~ (16.1) πα

Virsmas CD koordinātas, n = -^-⁸⁶ rev/min, wind=10 m/s:

r	1	2	3	4	5	6	7
X	0	.7638	1.7	2.693	3.709	4.734	5.763
y	-1	1.848	2.472	-2.957	3.353	3.686	-3.973

Turbīnas 2 ar pastiprinātāju jaudas procentuālais pieaugums atkarība no turbīnas rotora relatīvā diametra (D/2a):

D/2a	2	1.4	.6
uvp, %	802	1120	2260

3a. Zīmējumā ir izveidota vēja pastiprinātāji «Apļveida cilindrs, kas griežas ar subkritisko ātrumu» un «Apļveida cilindrs, kas griežas ar kritisko leņķisko ātrumu» izejas virsmas reālā mērogā un relatīvajās koordinātās. Šīs virsmas shematiski attēlotas 2. un 3. zīmējumā ar CD un AB līnijām. Ieejas virsma ir simetriska pret tām, kas parādītas 3.a zīmējumā. 3.b zīmējumā parādīts, par cik procentiem palielinās turbīnas ar pastiprinātāju jauda, salīdzinot ar šīs turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, ja turbīna bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0.4, tad, ja ⁼ -6 un n = 18 šī turbīna ar pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: .4*22=8.8!

[017] Ierīce «Apļveida cilindrs, kas griežas ar superkritisko leņķisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

Kā parādīts 4. zīmējumā tas cilindrs (1) ir uzstādīts zem turbīnas (2), 3 - vējš. 4 - cilindra (1) rotācijas virziens. 5 - mākslīgais ekrāns. Šajā pastiprinātājā plūsma ap cilindru notiek tādā veidā, ka plūsmas stagnācijas līnija A = C neatrodas uz cilindra (1) virsmu un pāriet plūsmā. Ap cilindru (1) veidojas nepārtraukti cirkulējošā plūsma 6, kas ne iziet līdz bezgalībai, rada papildu Venturi efektu ap cilindru un ievērojami palielina plūsmas ātrumu turbīnas (2) priekšā. Šis pieaugums ir tieši proporcionāls cilindra (1) leņķiskajam ātrumam. 7 - olas formas cilindriskā sadalošā virsma, kas ierobežo cirkulējošo plūsmu (6).

Ka paradīts 4. zīmējuma, turbīna (2) ir uzstādītā E punkta. BA, AEC un CD ir sadalošas virsmas. BA un CD 5 sadalošās virsmām jābūt izgatavotām no cietiem materiāliem. AEC 7 cilindriskās sadalošās virsmas šķērsgriezumam ir olas forma, un šo virsmu nav jāveido mākslīgi, jo to veido gaisa plūsma, kad cilindra (1) rotācijas ātrums pārsniedz kritisko. Plūsmas robeža šajā pastiprinātājā ir virsma BAECD. Fiksētā virsma BA un sadalošā virsma

AE rada konfuzora efektu brīva vēja (3) plūsma turbīnas (2) ieeja. Fiksēta virsma CD un sadalošā virsma EC rada difuzora efektu brīvā vēja plūsmā turbīnas izejā. Lai pastiprinātājs būtu efektīvais, ir nepieciešams, lai ievades un izvades ierīces (5) aprēķinātā konfigurācija vajadzētu atbilstu dotajam cilindra ātrumam. Šai konfigurācijai vajadzētu savākt tik daudz gaisa, cik var paātrināt paātrinošs cilindrs (1). Šajā pastiprinātājā cilindra leņķiskais ātrums ir tāds, ka uz cilindra virsmas nav stagnācijas līniju. Pie šī un lielākā cilindra ātruma, kā parāda eksperimenti aerodinamiskajā caurulē, veidojas cirkulējošo plūsmu (6), kuras biežums ir tieši proporcionāls cilindra rotācijas ātrumam. Šī cirkulējošā plūsma visos punktos ap cilindru rada papildu ātrumu. Šā pastiprinātāja stagnācijas līnija atrodas plūsmā noteiktā attālumā no cilindra (1) un jo tālāk, jo lielāks cilindra 1 rotācijas ātrums n. Šī līnija ir parādīta 4. zīmējumā ar punktu A = C. Šī pastiprinātāja sadalošās virsmas, kas ir konstruētas pēc (17.11) vienādojuma, rada konfuzora efektu turbīnas priekšā un difuzora efektu turbīnas aizmugurē. Šā konfuzora efekta pakāpi ir maksimālā. Šī pakāpi nosaka gaisa daudzumu, ko pastiprinātājs savāc no liela laukuma, un novirza to uz paātrinošu cilindru (1), kas palielina šī gaisa tilpuma ātrumu turbīnas priekšā. Ja turbīna (2) ir uzstādīta cirkulējošajā cilindriskajā plūsmā (6), tad šīs turbīnas jauda ievērojami palielinās. Šajā gadījumā turbīnu (2) var uzstādīt uz cilindra (1) augšas vai apakšas.

Tā kā šajā pastiprinātājā versijā stagnācijas līniju atrašanās vieta un skaits nav zināms, izmantosim ātrumā lauka komplekso potenciālu:

(2\ 2 a \ ιπα n z H--H——— In z z /30 (17.1)

No izteiksmes (17.1) mēs atrodam komplekso ātrumu un pielīdzinām tas nullei:

dW ( a²\ ίπα²η —— = wind 1 ₇ ~ςπ— = θ dz \ ]30z

No izteiksmes (17.2.) var atrastu līniju, kura plūsma apstajas (plūsmas stagnācijas līnija).

Atrisinot vienādojumu (17.2), iegūstam:

ίπα^ζη ^Z1-2 60wind^— λ ² πα^έη \

6Qwind + n² (17-3)

Ja ^πα > a vai n > = _n tad (17.3) var pārrakstīt šādi:

60wind πα ^c' ^1,2 — πα²η / πα²η 60wind^— \60wind (17.4)

No izteiksmes (17.4) izriet, ka plūsmas stagnācijas līnijas ir:

na n

60wind λ ² πα^ζη \ --------ļ — a² 60wind / παn

60wind \ 2 na*n \ --------I — a² 60wind / (17.5) (17.6)

No (17.5) un (17.6) izriet, ka abas stagnācijas līnijas atrodas vertikālā plakne, kura iet caur cilindra asu. Tapec ka n > n_cr, tad ^nan > 1, tapec, > _{a z} atrodas cilindra 60wind 60wind iekšpusē, z₂ atrodas ārpus cilindra. Tāpēc stagnācijas līnijas koordinātās ir:

/ 2 / πα^η /1 \ 60wind \² πα² n \ ~a²

60wind / = A(0; y*) (17.7)

60wind , n >-----; y = πα πα²η

60wind

— a²

Lai iegutu sadalošās virsmas vienādojumus, mes izmantojam izteiksmi (15.1). Mēs pielīdzinām šo izteiksmi ar patvaļīgo konstanti Const, aizstajam iegutaja vienādojumā:

y = y*; x = 0 un atrodam vērtību Const:

Const = wind ( 1 — n² ₍ rra²n īšP ^+-60^- ln(y*)²

Izmantojot šo patvaļīgo konstanti, sadalošas virsmas (2 \ 9 a \ πα n + -^~ ^ln& +y ) (2 \ ?

a \ πα n (17.8) vienādojumi ir:

Vai polārajās wind , / 1 sin Θ r sin Θ — y' + a ļ--\y* r πα^£ n / r \² ln — = 0 \yy koordinātas:

(17.10)

Vai:

(17.11)

Ja r = — y *, tad sin Θ = -1. Tās atbilst θ = - π. No šīs līnijas ir jāsāk veidot cietas virsmas ieejas un izejas ierīces.

Sadalošās virsmas CD koordinātās, n = 22.8 rev/min, wind = 10 — ,a = 10m, y* = —18.45 m:

	3	4	5	6	7	8
	1.148	2.17	3.206	4.249	5.294	6.338
	-2.771	-3.36	-3.836	-4.236	-4.58	-4.881

Sadalošas virsmas CD koordinātās, n = 25.84 rev/min, wind = 10 —,a = 10m, y' = —22.64 m:

r	3	4	5	6	7	8
X	.742	1.771	2.816	3.868	4.921	5.974
y	-2.907	-3.586	-4.131	-4.587	-4.978	-5.321

Sadalošas virsmas CD koordinātās, n = 28.88 rev/min, wind = 10 — ,a = 10m, y* = -22.64 m: s -⁷

r	3	4	5	6	7	8
X	.357	1.386	2.435	3.492	4.551	5.61
y	2.979	3.752	4.367	4.879	-5.318	5.703

Turbīnas ar pastiprinātāju jaudas procentuālais pieaugums atkarība no cilindra apgriezienu (n) un turbīnas rotora relatīvā diametra (D/2a), wind = 10, α = 10 :

n,apgr/min	22.8	22.8	22.8	25.8	25.8	25.8	28.9	28.9	28.9
D/2a	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp, %	1030	1460	2970	1250	1780	3660	1490	2140	4430

.a Zīmējumā parādīti pastiprinātāja «Apļveida cilindrs, kas griežas ar superkritisko leņķisko ātrumu» izejas ierīces CD sadalošās virsmas reālā mērogā. Ieejas sadalošas virsmas BA ir simetriskas pret izejas virsmām. Grafiks parāda, ka stagnācijas līnija neatrodas uz cilindra virsmas, bet atrodas plūsmā. Tāpēc šajā pastiprinātājā ap cilindru eksistē pastāvīgi cirkulējošā plūsma 6, kas neiziet līdz bezgalībai, bet paliek ap cilindru (1). Gaisa daudzums šajā slānī ir atkarīgs (kā redzams no grafika) no cilindra (1) rotācijas ātruma. Šī slāņa biezums uz cilindra (1) augšējo virsmu ir mazāks nekā uz apakšējo. Tāpēc gaisa ātrums šajā slānī uz augšējo cilindra (1) virsmu ir lielāks nekā uz apakšējo cilindra (1) virsmu (Venturi efekts). Tas noved pie papildu gaisa paātrinājumu ap cilindru (1) visos punktos.

.b Zīmējumā parādīts, par cik procentiem palielinās turbīnas (2) jauda ar pastiprinātāju, salīdzinot ar šo turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, ja turbīna (2) bez pastiprinātāja τι darbojas ar jaudas koeficientu 0.4, tad, ja =.6 un n = 29^A ' ZZ? min šī turbīna ar pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: 4*46 = 18.4!

[018] Ierīce «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar fiksēto ārējo virsmu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

Šis pastiprinātājs ir parādīts 5. zīmējumā. Elipsveida cilindra (1) ieviešana apļveida cilindra vietā ir izskaidrojama ar to, ka elipsveida cilindrs ir vairāk izturīgāks pret plūsmas atdalīšanu augšējajā virsmā, nekā apļveida cilindrs. Līnijas A un C ir plūsmas stagnācijas līnijas. BAE ir pastiprinātāja ieejas ierīces, to sastāv no horizontālās plaknes BA 5 un elipses virsmas AE. E punktā ir uzstādīta turbīna (2). ECD ir izejas ierīces virsma. BAE un ECD vienlaikus tas ir sadalošās virsmas (kad nav zemes ekrāna ietekmes). Tāpēc plūsmā nav stagnācijas zonu un cilindram ir minimālā aerodinamiskā pretestība. Tādēļ 5. zīmējumā parādīta paātrinošā cilindra (1) optimālā uzstādīšana. Elipsveida cilindra (1) virsma AE rada konfuzora efektu, bet virsma EC rada difuzora efektu vēja (3) atklātā plūsmā. E līnija tas ir konfuzora - difuzora ierīces sašaurinājums, kur sasniegts maksimālais vēja ātrums.

Lai aprēķinātu ātrumu ap šo pastiprinātāju un izveidotu ievades un izvades ierīču konfigurāciju, ir jāiegūst komplekso potenciālu (bez zemes ekrāna ietekmes). Ir zināms, ka kompleksais potenciāls ap bezgalīgu riņķveida cilindru ar rādiusu r plaknē ζ = ξ + 1η ir:

ι i lin Λ ί κ» 2 \

Ir ari zināms, ka Žukovska konforma transformācija:

(18.2) pārveido arējās daļas apļa ar r rādiusu ζ plakne uz elipses arejo daļu plakne z = x + iy. Elipses pus asi ir:

/ c²) 1 / c²\ _{a= r+}_ . _{b r}-- (18.3)

2\ r J 2\ r ļ (18.3) izteiksmēs:

r — a + b; c² = a² — b² (18.4)

Šajā gadījumā ātrumu lauks ap apli ζ plaknē tiek pārveidots ātrumu laukā ap elipsi z plaknē, tāpēc kā transformācija (18.2) ir konformā transformācija. Tādējādi, lai iegūtu komplekso potenciālu ātrumu lauka ap elipsveida cilindru bez uzplūdes leņķa, tālu no zemes virsmas, ir nepieciešams izteikt ζ = ζ (z) no (18.2) un aizstāt to uz (18.1):

ζ = z±Jz²-c² (18.5)

W(z) = -—~{az - bjz² - c² } (18.6)

Izteiksmē (18.5.) mums ir jāpieņem plus zīme, lai pareizi izpildītu transformāciju (18.2). Lai iegūtu ātrumu lauka potenciālu un strāvas funkcijas, ir nepieciešams iegūt no (18.6.) reālo un iedomāto daļu. To izdarīt Dekartajās koordinātās ir ļoti grūti. Tāpēc tiek rakstīsim (18.6) eliptiskajās koordinātās (ξ, η), kas ir saistītas ar Dekartajām koordinātām (x, y) šādi: x = c άιξ εο5η; y = c s/t^ siniļ·, (18.7)

Vai:

z = c ch% (18.8)

Nomaiņa rezultātā, iegūstam:

^«) = c wind 2(a — b) {[(a — + (α + b)e + i[(a — b)e^ - (a + b)e sinr]}

Ņemot vēra ātrumu lauka potenciālā definīciju, mēs iegūstam ša pastiprinātāja ātrumu lauka potenciālu un cwind ( _f ,a + b\ φ = —-— e' + e <---- cosn ^ψ 2 \ a - b) ' cwind( _r ^a + bA strāvās (18.9) (18.10) funkciju:

Lai noteiktu formulas gaisa ātrumā apreķinašanai jebkura vieta ap pastiprinātāju un paradītu, ka konfigurēt pastiprinātāja ieejas un izejas ierīces, ir jaiegust plūsmas komplekso ātrumu.

Tas ir kompleksa potenciālā (18.6.) atvasinājums. Tapec mes iegūstam:

dW dz wind a — b e⁴^ - 1 - 2ίβ^2ξ5ίη2η D (18.11)

Ņemot vēra kompleksā ātrumā definīciju, mes iegūstam:

wind / e⁴^—1

---r I a - b —-— wind / 2e²^

K ---r b——sin2n ^y a-b\ D ¹

D = e⁴^ — 2e^cos2rļ + 1 (18.12) (18.13) (18.14)

Plūsmas apstāšanās līnijas atrodas uz cilindra 1 virsmu. Tapec, lai noteiktu stagnācijas līniju koordinātas no vienādojumiem (18.12.) un (18.13.) ir nepieciešams iegūt koordinātu ξ uz cilindra virsmas. Eliptiskajā koordinātu sistēma katrai ξ vērtībai atbilsta elipsei:

c²c/i²^ c²sh²f

Tāpēc:

(18.15) a = c Λξ-, a + b a — b’ a + b a - b'

Mēs ievietojam šis izteiksmes uz (18.12) un pielīdzinām nullei, iegūstam vienādojumu, lai noteiktu otro eliptisko koordinātu η stagnācijas līnijām:

2a (1 - cos 2η) = 0 (18.16)

No (18.16) iegūstam: stagnācijas līnijai A (5.Zīmējums) η₂ = π; stagnācijas līnijai C (5. Zīmējums) ņ, = 0.

Tādējādi šā pastiprinātāja sadalošās virsmas sakrīt ar elipsveida cilindra horizontālo simetrijas plakni. Stagnācijas līnijas sakrīt ar cilindra priekšējo un aizmugurējo malu (līnijas A un C). Tagad kļūst skaidrs, kā vajadzētu novietoties elipsveida cilindru 1 attiecībā pret zemes horizontālo virsmu, lai strāvas virsmas neizkropļotos salīdzinājumā ar strāvas virsmām ap elipsveida cilindru tālu no zemes. Šāda uzstādīšana realizē šiem pastiprinātājiem maksimālo efektivitāti. No vienādojuma (18.13) izriet, ka A un C līnijās pastāv nosacījumu Ķ, = 0. Šā pastiprinātāja sadalošās virsmas, kas ir konstruētas pēc (18.16) vienādojuma, rada konfuzora efektu turbīnas (2) priekšā. Šā konfuzora efekta pakāpi nosaka gaisa daudzumu, ko pastiprinātājs savāc no lielā laukuma, un novirza to uz pastiprinātāja cilindru 1, kas palielina šā gaisa tilpuma ātrumu turbīnas priekšā.

Noteiksim elipsveida cilindra ar fiksēto ārējo virsmu bez uzplūdes leņķa sadalošās virsmas vienādojumu. Balstoties uz (18.10.), strāvas virsmas saimes ap elipsveida cilindru tālu no zemes vienādojums ir šāds:

c wind ,a + b\ —-——-ρίηη - Const (18.17)

Mēs atrodam Const, kas atbilst sadalošajām virsmām. Ir divas šādas virsmas: BA un CD. Tāpēc kā stagnācijas līnijai ir $ιηη = 0, tad Const = 0 un vienādojumi abām virsmām būs vienādi, un tiem ir šāda forma:

c wind i , rū + b\ —-—-^Jsinņ = 0 (18.17«)

Tā kā ārpus cilindra virsmas — e * 0. tad sadalošās virsmas vienādojums būs šāds:

είηη = 0 (18.18)

Sadalošās virsmas BA eliptiskajās koordinātās ir noteiktas šādi: < - tiek iestatīts patvaļīgi, sākot no vērtības ξ = -ln^^ līdz vērtībai, pie kuras x = 5 ... 6. z a—h _ x _ y x = —; y = —.

2a 2a

Otrā eliptiskā koordināta saskaņā ar (18.18.) ir šāda: virsmai BA: η_? = π; virsmai CD: η, = 0. Sadalošās virsmas Dekartajās koordinātās tiek noteiktas no vienādojumiem (18.7).

Sadalošās virsmas koordinātu aprēķins:

BA virsmai:
X	-.5	-.575	-.65	-.78
y	0	0	0	0
CD virsmai:
X	.5	.575	.65	.78
y~	0	0	0	0

Sadalošas virsmas plūsmas ap pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs bez uzpludes leņķa un ar fiksēto ārējo virsmu» ir attēlotas 5.a Zīmējuma. Sadalošas virsmas līmenis sakrīt ar zemes 5 horizontālo līmeni. Elipsveida cilindra 1 apakšējo daļu nav nepieciešams buvet.

Turbīnas, kas uzstādīta ar pastiprinātāju kopā, jaudas procentuālais pieaugums atkarībā no turbīnas 2 rotora (D/2b) relatīva diametra, ir parādīts tabula:

wind = 10, a = 15; b = 10:

	2	1.4	.6
uvp, %	75	101	178

[019] 5.b Zīmējumā parādīts turbīnas (2) ar pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar fiksēto ārējo virsmu» jaudas procentuālā pieauguma grafiks (atkarībā no turbīnas 2 rotora (D/2b) relatīvā diametra).

[019] Ierīce «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar fiksēto ārējo virsmu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

Tas cilindrs ir uzstādīts zem turbīnas (2), kā parādīts 6. zīmējumā. E punkts, kurā ir uzstādīta turbīna (2), atbilst maksimālajam vēja pieaugumam. Pastiprinātāja ieejas BAE un izejas ECD 5 (ekrāni) dizains ir atkarīgs no elipses parametriem, elipsveida cilindra (1) uzplūdes leņķa aun vēja 3 ātruma. Ieejas BAE un izejas ECD ierīču forma un izmēri sakrīt ar sadalošām virsmām. Tāpēc plūsmai nav stagnācijas zonu un cilindram ir minimālā aerodinamiskā pretestība. Tādēļ 6. zīmējumā parādītā paātrinoša cilindra optimālā uzstādīšana. Līnijas A un C ir stagnācijas līnijas. Elipsveida cilindra parametri tiek izvēlēti katram turbīnas veidiem un izmēriem atsevišķi. Uzplūdes leņķis α var mainīt no 0 līdz 90°. 6. Zīmējumā parādīts: 2 turbīnas uzstādīšana, BAECD - zemes virsmas vai mākslīgā pārklājuma (mākslīgais ekrāns) konfigurācija turbīnas priekšā un aizmugurē, 3 - vējš, a —cilindra (1) uzplūdes leņķis. Šis pārklājums realizē konfuzora un difuzora efektu. Citiem vārdiem sakot, viss gaisa daudzums, kas ieejas ierīce savāc no lielās teritorijas, ir paātrinās ar cilindru (1) un ievadīts turbīnā. Ieejas ierīce BAE rada konfuzora efektu atklātā vēja (3) plūsmā, kur gaisa strūkla sašaurinās un ātrums palielinās. Izejas ierīce ECD rada difuzora efektu atklātā vēja (3) plūsmā, kur gaisa strūkla paplašinās un ātrums pamazinās. Turklāt, palielinoties cilindra uzplūdes leņķim, vienlaikus palielinās plūsmas konfuzora pakāpi un gaisa patēriņš caur turbīnu. Uz līnijas E izveidojas straumes sašaurinājums, kur ātrums sasniedz maksimumu.

Lai aprēķinātu ātrumu lauku un izveidotu ievades un izvades ierīces ap šo pastiprinātāju, nepieciešams iegūt ātrumu lauka komplekso potenciālu. Bezgalīga riņķveida cilindra ar uzplūdes leņķī α un ar rādiusu r ātrumu lauka kompleksajais potenciāls ζ plaknē ir:

, „ wind f . r² . λ

W«) = -— (19.1) \ s /

Mes pārveidojām (19.1), izmantojot Žukovska transformāciju (18.2.):

, „ wind

W(z) =----

(a + b~)² z + Vz² — c²

Vai:

W(z) = wind 2

a + b . /

----T^eia \^z a — b V

(19.2)

Vai:

„ wind [/ a + b . \ / . a + b . \ ,-------W(z) =—-— le ^ia +----e^ia\z + [e ^La--_re^ia\J z² - c² \ a — b / \ a — b / (19.3)

Lai no šīm izteiksmēm iegūtu formulas ātruma lauka potenciālam un strāvas funkcijai, jāsadala (19.2) vai (19.3) vienādojums uz reālo un iedomāto daļās. Tomēr šī operācija Dekartajās koordinātās ir ļoti sarežģīta. Tāpēc mēs veicam šo darbību eliptiskajās koordinātās (18.7) vai (18.8). Ņemot vērā vienlīdzības: z = c chļ un ζ = ( + 1η, iegūstam:

c wind r , . a + b _z^.

—______ e^~^ia 3__e~^ ^ia

1 a — b

Vai:

c wind

a + b , .

ρ-ζ-ιη+ι« a — b

Vai:

~—|e^{[cos(ņ - α) + i sin(ņ - a)] +----e^[cos(q - a) - i sin(rj - α)] Λ — Ū

Vai beidzot:

Tapec c wind

^a+b \ / a+b

-----e ^ς cosu/ — a) + 11 e'-a-b J \ a-b

potenciālām un strāvās funkcijai bus šadas c wind _F ^a + b __f\ e' 1--~e * cos(ri - a) a-b J (19-4) formas:

(19.5) c wind ^{ψ =} ^~

(19.6)

Lai noteiktu ātrumā projekcijas katra plūsmas punkta, mes atrodam komplekso ātrumu, diferencējot (19.2) pa z:

dW wind . / z \ . a + b / z \ļ — = —- _e-t«f i ₊ +β^,α---_r( 1 dz 2 1 \ z^ — c² ' ^a V Vz² — c² '

Pārejam pie eliptiskajām koordinātām, izmantojot formulu (18.8):

dVT wind s/ιζ + ch( . a + b sb( - άιζ' ____ — _______ p _____________ _|_ p ¹ “-dz 2 1 s/t( a — b εΚζ

Tālāk, izmantojot vienlīdzību ζ = ( + ίη, hiperbolisko funkciju noteikšanas formulas un Eilera formulu, iegūstam:

dW wind (2e²^[e²^cosa - cos(2q - a)] ₂, e²^sin(-a) — sin(2ņ — a) ⁼ T [ D ^{+ 26}D a + b 2e²^cos(2ņ — a) - 2 cos(—a) a — bD a + b —2e²^5ϊπ(2η — a) + 2 sin(-a) ļ a—b D)

D — nosaka ar formulu (18.14). No ši izteiksmes mes iegūstam formulas ātrumā projekcijām:

v_xa

Vya windī/ a + b\a

---- e ' 1--7 cos a — 2e '-----cos\2o — a)

D L\ a — b/ a — b windī/ a + b\

---e⁴* 1--- īsina

D L\ a — b/ b 1 + 2e²^----sin(2q — a) (19.9) a - b 1 (19.8) (19.8) un (19.9) formulas var pārveidot wind e⁴< - 1 ^a~^b—D~ cos a - a sin 2 η sin a wind \( — 1\ 2e²^

V_ya = --- I b - a—-—jsina + b—— sin 2 η cos a cita forma:

(19.10) (19.11)

Noteiksim stagnācijas līnijas plūsmā ap elipsveida cilindru ar uzplūdes leņķi un ar fiksēto ārējo virsmu.

No (19.8) un (19.9) iegūstam: / .. a + b\ a ļ H---1 cos a — 2e²^-----εο5^2η — α) = 0

V a- b/ a - b / _ΛΙ: a + b\ b

[ -e⁴^ +----Īsina + 2e^2f----sin(2q - a) = 0 \ a — b/ a - b

Cilindra virsmai ir šāda vienādība:

a — b

Tāpēc plūsmas stagnācijas līnijām uz cilindra virsmas ir šādi nosacījumi: 2α

- _ [ros a - cos(2t] - «)] = 0

2b

----- [- šina + sin(2n - a)l = 0 a- b ' ^J

Vai:

sinņsin(ņ-a) = 0; cosηsin(ņ - a) = 0

Sie divi nosacījumi var aizstāt ar vienu nosacījumu: sin(ņ - a) = 0, no kura izriet:

η₁=2π + α (19.12) m = * + a (19.13)

Izteiksmes (19.12.) un (19.13.) nosaka stagnācijas līniju koordinātas atkarībā no cilindra uzplūdes leņķa.

Noteiksim sadalošās virsmas vienādojumi plūsmā, kas plūst ap elipsveida cilindru ar uzplūdes leņķi un ar fiksēto ārējo virsmu.

Pamatojoties uz (19.6) izteiksmi, strāvās virsmu saimes vienādojumiem ir šāda forma:

c wind _Λ a + b -a - b e * I sin(j] -a) = Const (19.14)

Lai noteiktu patvaļīgo konstantu Const, mes izmantojam nosacījumu, lai ši virsma varētu iziet caur stagnācijas līniju. Rezultātā iegūstam: Const = 0. Tāpēc sadalošās virsmas vienādojumiem būs šāda forma: / , a + b λ e'---e ' sin(n - a) = 0 \ a — b /

Ta ka ārpus cilindra virsmas * 0, tad sadalošajai virsmai CD vienādojums būs šāds:

=2π + α (19.12)

Sadalošajai virsmai AB vienādojums būs šāds:

b2=n + a (19.13)

Tādējādi uz katras sadalošās virsmas eliptiskā koordināta η paliek nemainīga. No tā arī izriet, ka gaisa ieplūdes un izplūdes virsmu vienādojumus var iegūt Dekartajās koordinātās kas saistītas ar vēja virzienu. Lai to izdarītu, mums jāiegūst hiperbolas vienādojumu, kas atbilst eliptiskajai koordinātai η, koordinātu sistēmā ox₁y₁z₁. Šiem vienādojumiem ox_ny_az„ koordinātu sistēmā (saistīta ar elipse) ir šāda forma: x² v^{2 Λ}α____ ya _ c²cos²q12 c²sin²r]i2 (19.14)

Attiecības starp šīm koordinātiem ir šādas:

x_a = x_} cosa - šina; y_a = x_} sin a - y_} cos a (19.15)

Izmantojot (19.12) ... (19.15), iegūstam sadalošas virsmas vienādojumus relatīvajās koordinātās:

xi _| *i² tan« - 1/ tan a ~ ^(tan a - 1/ tan a)² tan² a - 1/tan² a (19.16) _ *1 _ 71 -₂(

x. = —; V, = —; c = .25 — —— I ¹ 2a 2a\2a)

Zīme (+) atbilst AB sadalošajai virsmai. Zīme (-) atbilst CD sadalošajai virsmai.

Zīmējot sadalošās virsmas pēc formulām (19.16), ir nepieciešams zināt stagnācijas līniju A un C relatīvas koordinātās, kas ir definētas šādi:

. 1 cos² a sina cos a (x)f = (ž)f = -(y)i

Elipsveida cilindra ar uzpludes leņķi vienādojums αχ^^Ζι koordinātu sistēma ir šāds:

Sp tan a tan² a + 9_____________________________ / 5x7 tan a \² (4 + 9 tan² a) x7² - 1/ cos² a |_____=----------ļ — ---------------------------------------~ \4 tan² a + 9/ 4 + 9 tan² a (19.17)

Zīme (+) atbilst AB sadalošajai virsmai. Zīme (-) atbilst CD sadalošajai virsmai. Uzzīmējot elipsi pēc formulas (19.17), ir jāiestata vērtības xļ no intervāla [- (xĪ)_eiii_ps. (xi)_eiii_ps ]· _ V4 tan² α + 9 (^xi)eihps $ _{cos a} q + _tan2 _ay (19.18)

6.a Zīmējumā ir izveidotas pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar fiksēto ārējo virsmu» gaisa ieplūdes un izplūdes sadalošās virsmas reālā mērogā. Šis virsmas shematiski attēlotas 6. zīmējumā ar līnijām CD un AB. Relatīvajās koordinātas, kurās diagrammas ir uzbūvētas tas ir attiecība reālo koordinātu pie elipses 1 galvenā asa. 6.a Zīmējumā parādītas sadalošās virsmas konfigurācijas trīs cilindra uzplūdes leņķiem. Šī pastiprinātāja sadalošās virsmas, kas ir konstruētas pēc (19.16) vienādojuma, rada konfuzora efektu turbīnas priekšā un difuzora efektu turbīnas aizmugurē. Šā efekta pakāpi ir atkarīga no cilindra (1) uzplūdes leņķa. Šī pakāpe nosaka gaisa daudzumu, ko pastiprinātājs savāc no liela laukuma, un novirza to uz paātrinošo cilindru, kas palielina šā gaisa tilpuma ātrumu turbīnas priekšā.

Turbīnas jaudas procentuālā pieauguma aprēķins, kad tā uzstādīta ar pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar fiksēto ārējo virsmu» kopā.

Aprēķini tika veikti pa formulām (19.8), (19.9) vai (19.10), (19.11) dažādiem cilindra uzplūdes leņķiem un turbīnas rotora relatīvajiem diametriem:

U2 b	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp ,%	83	11 2	204	103	142	272	12 6	17 6	35 3	14 1	20 0	41 4	14 3	202	422
nvn ^/n = turbīnas iauda· ar pastiprinātāju—turbīnas jauda bez pastiprinātāja . ΛΛη. * a * ~ --------—— i no % * turbīnas jauda bez pastiprinātāja ’

.b attēla paradīts, par cik procentiem palielinās turbīnas (2) ar pastiprinātāju jauda, salīdzinot ar šās turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, ja turbīna 2 bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0.4, tad, ja = -6 un a = 80°, šī turbīna ar pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: 4*5.1 = 2!

[020] Ierīce «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

Tas cilindrs ir uzstādīts zem turbīnas (2), kā parādīts 7. un 17. Zīmējumos. Cilindra (1) ārējā virsma ir gumijas lente, kas uzvilkta ap cilindriskajiem virzošajiem veltnīšiem (8), kas izvietoti tā, lai ap tiem apvilktā lente veidotu eliptisko virsmu. Ārējās cilindra (1) virsmas kustību nodrošina dzenošos veltnīšus (10), kas uzstādīti cilindra iekšpusē. Dzenošie veltnīši (vadveltnīši) (10) darbinās ar elektromotoriem.

. Zīmējumā parādīts: 8 — virzošie veltnīši, kas veido elipsveida cilindra kustīgo ārējo virsmu; 9 - nospriegojuma veltnītis; 10 - dzenošie veltnīši; 1 - elipsveida cilindra kustīgā virsma (gumijas lente); 3 - vējš; BA - ieejas ierīce (ekrāns); CD - izejas ierīce (ekrāns); 2 turbīna. Cilindra (1) ārējā virsma (lente) 1 griežas pulksteņa rādītāja virzienā uz virzošajiem veltnīšiem (8). Lentes rotācijai nepieciešamā jauda ir maza, jo, pagriežot lenti, jāpārvar tikai berzes spēkus un gaisa pretestību.

Ievades BA un izvades DC ierīču dizains ir atkarīgs no elipses parametriem, vēja ātruma (3) un elipsveida cilindra (1) ārējās virsmas rotācijas ātruma. Līnijas A un C, ir stagnācijas līnijas plūsmā ap cilindru bez zemes ekrāna ietekmes. Virsmas BA un CD tās ir sadalošās virsmas. Tā kā elipsveida cilindrs atrodas netālu no zemes, tad šīs sadalošās virsmas tiek aizstātas ar cietām virsmām, kas nepārkāpj plūsmas ap elipsveida cilindra. Ieejas un izejas virsmas (5) ir simetriskas attiecībā pret mazo elipses asi, un tās virsmu formu un izmērus nosaka elipses parametrus, cilindra (1) virsmas rotācijas ātrums un vēja ātrums (3). Kritisko ātrumu nosaka elipsveida cilindra lielums un forma un vēja (3) ātrums.

Plūsmu ap elipsveida cilindru modelēšana, kuram ir kustīgā ārējā virsma, atšķiras no apļveida cilindra modelēšanas. Lai simulētu ātrumu lauku ap rotējošo apļveida cilindru, ir jāpievieno gredzena virpuļa komplekso potenciālu pie nekustīgā cilindra komplekso potenciālu. Šīs problēmas risinājums ir sniegts iepriekš. Ja mēs pievienojam gredzenā virpuļa komplekso potenciālu pie elipsveida cilindra komplekso potenciālu, tad iegūstam komplekso potenciālu elipsveida cilindra, kuram ir ārējo virsmu, kas pārvietojas ar mainīgo ātrumu. Ārējās virsmas ātrums mainās periodiski. Lai izveidotu cilindra virsmas šādu dizainu ir nepieciešama speciāla tehnoloģija. Lai modelētu plūsmu ap elipsveida cilindru, kuram ir ārējā virsma, kas pārvietojas ar pastāvīgo ātrumu, ir jāiegūst apļveida virpuļplūsmas komplekso potenciālu, kurai ir cirkulācija, kas periodiski mainās. Šīs izmaiņas likumam jābūt tādam, lai plūsmas ātrums no šī virpuļa būtu nemainīgs uz cilindra virsmu. Mēs parādīsim, kā iegūt šo likumu. Mēs ievietojam elipsveida cilindru gredzenveida virpuļa laukā, kuram ir pastāvīga cirkulācija. Pēc tam mēs atrodam ātrumu lauka ap elipsveida cilindru komplekso potenciālu. Lai to izdarītu, mēs ņemam komplekso potenciālu ζ plaknē gredzena virpuļa ar pastāvīgu cirkulāciju

Γ:

Γ = - — Ιηζ Ζτπ (20.1)

Mēs pārveidojam (20.1), izmantojot Žukovska transformāciju (20.2) vai (20.5):

W(z) = ln(z + - c²) (20.2)

2m

Tas ir kompleksais potenciāls, plūsmas ap elipsveida cilindru ar fiksēto virsmu, kas atrodas pastāvīgas cirkulācijas Γ gredzena virpuļa ātruma laukā. Mēs atrodam plūsmas ātruma variācijas likumu uz elipsveida cilindra virsmu.

— = ------= (z = c * ch() = —-[(e^2f + l)sinņ + ΐ(β^2ξ - 1) cosņ] dz 2πί yj_z2 _ _r2 ncD ^{7 v}

D = e⁴^ — 2e²^ cos 2ņ + 1

Tādējādi ātrumu projekcijas ap elipsveida cilindru ar fiksēto virsmu, kas novietots pastāvīgas cirkulācijas virpuļa lauka, bus šadas:

_Vcircul ₌ ----_ļ_ l)_sin„

KcD ^{V 7} ycircul _ ----^2ξ _ ļ \ _cos „

Uz cilindra virsmu ir (20.3) (20.4) šādas attiecības:

^2b e²^ - 1 =---cD a - b sin² η + b² cos² η);

Tāpēc:

tz circul

Γ a sin η

2π a² sin² η + b² cos² η ycircul ___£__^cos d______ ^ya 2π a² sin² η + b² cos² η

Ātruma modulis uz cilindra virsmas būs šāds:

Γ 1 ucircul _ ^pov 2π Γ^~~2 . 1.2 (20.5) a² sin² η + b² cos² η

Tādējādi, ja elipsveida cilindru ievietot virpuļplūsmā ar pastāvīgo cirkulāciju Γ , tad gaisa ātrums uz cilindra virsmas mainīsies saskaņā ar likumu (20.5). No tā izriet, ka, lai izpētītu ātruma lauku ap elipsveida cilindru ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar pastāvīgo leņķisko ātrumu, ir nepieciešams ieviest gredzenveida virpuļa modeli, kurā cirkulācija mainās šādi:

Γ · ^{r elhpt} yja² sin² η 4- b²cos² η (20.6)

Mēs šādus virpuļus sauksim par elipsveida virpuļiem. Šī virpuļa īpatnība ir tāda: kad šī virpuļa laukā tiek ievietots elipsveida cilindrs, plūsmas ātrums uz cilindra virsmas ir pastāvīgs visos punktos (tāpat, kā gadījumā, kad ap riņķveida cilindru plūst apļveida virpulis). Ātrumu lauku ap riņķveida cilindru, kas tiek ievietots kombinētajā plūsmā: “vējš plus pastāvīgās cirkulācijas gredzena virpulis”, praksē var īstenot, izmantojot kombināciju: “vējš plus rotējošais riņķveida cilindrs”. Līdzīgi elipsveida cilindram. Ātrumu lauku ap elipsveida cilindru, kas novietots kombinētajā plūsmā: “vējš plus elipses virpulis ar mainīgo cirkulāciju”, praksē var īstenot, izmantojot kombināciju: “vējš plus elipsveida cilindrs ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar pastāvīgo ātrumu”. Citiem vārdiem sakot, matemātiskajā modelēšanā tiek izveidota papildu cirkulācijas plūsma ap apļveida cilindru, ieviešot pastāvīgas cirkulācijas gredzenveida virpuli. Praktiski īstenojot vēja pastiprinātājus “Apļveida rotējošais cilindrs ar leņķisko ātrumu, kas ir mazāks, vienāds vai lielāks par kritisko ātrumu”, šā cilindra rotācija rada papildu plūsmas cirkulāciju ap apļveida cilindru. Tāpat matemātiskajā modelēšanā tiek izveidota papildu cirkulācijas plūsma ap elipsveida cilindru, ieviešot eliptisku virpuļplūsmu ar mainīgo cirkulāciju. Vēja pastiprinātāju praktiskajā realizācijā “Eliptisks cilindrs ar vai bez uzpildes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas pārvietojas ar subkritisko, kritisko vai superkritisko ātrumu”, rotējot ārējo virsmu pa elipses trajektorijai, tiek radīta papildu cirkulācijas plūsma ap elipsveida cilindru. Ja izteiksmē (20.5) ielikt (20.8):

Γ _________________ a² sin² η A-b² cos² η (20.7) kur tp_Oļ7 — elipsveida cilindra ārējās virsmas ātrums. Ja virpuļa cirkulācija ir vienāda ar: Fenipt = 2nV_povJa² sin² η + b²cos² η, (20.8) tad praksē tiek realizēta virpuļa ietekme uz ātruma lauku ap elipsveida cilindru, pārvietojot eliptiskā cilindra ārējo virsmu ar nemainīgo ātrumu V_pov.

Noteiksim plūsmas ap elipsveida cilindru bez uzpludes leņķa, ar kustīgo arejo virsmu strāvās funkciju un potenciālu. Virsmas ātrums ir V_pov,

Saskaņa ar (18.6) un (20.2) iegūstam:

wuna/

W (z) =---\az — b^z² — c²} a — b ________⁷ ______ + ν_ρον^² sin² η + b² i In (z + -Jz² - c²J (20.9)

Veicam koordinātu maiņu (18.8) uz (20.9), lai iegūtu reālās un imaginārās komponentes uz (20.9). Lai atvieglotu aizstāšanas procedūru, skatiet izteiksmju (18.9.) un (18.10.) slēdzienu. Koordinātu aizstāšanas procedūras rezultātā iegūstam:

cwindī/ _t a + b λ / _f a + b ļ

------- β^ξ +-----e ^ξ cost] + i ---e ^ζ sinm ⁷ 2 IA a-b / \ a-b / J + iV^o^c² sin² η + b² (Inc + ξ + i ņ) (20.10)

No (20.10.) potenciāls un plūsmas funkcija būs šādas:

φ - _{+ e} Ά _COSJ? _ V _Ol,^c² sin² η + b² η (20.11) \ a — bj ψ = ^{C + 5ίη}η + V_pov^^{c2 sin2} Ί + ln(ce9 (20.12)

Noteiksim plūsmas ap elipsveida cilindru bez uzpludes leņķa, ar kustīgo arejo virsmu ātrumu projekciju. Virsmas ātrums ir V_pov.

Mēs atrodam komplekso ātrumu, diferencējot (20.9) pa z:

dW(z) wund ( bz \ r-^——-77.

—Γ¹ =---h ^{ū + V}^^{C Sm īl + b 1} ΓϊΎ dz a-b\ v z² - r A -Jz² — c²

Vai eliptiskajās koordinātās:

dW{z) dz wund( + e Λ , _ . „—.2

- + ^^{sm + b} '

Vai:

dW(z) wund ( - 1 - 2ie²^ sin 2ņ\

--------D/ + + iļsinjj + - l)cos i(]

No pēdējas izteiksmes mes wind / — 1\

2K_o„Jc² sin² η + b² _{f z λ} . ^po^-------i----β^ξ(β²^ + iļsmņ cD ^{k J} wind 2e²ⁱ· a — b D

2V_oovJc² sin² η + b² , —--------i-----(e^2f - 1) cos η cD ^{v 7} iegūstam:

(20.13) (20.14)

Noteiksim stagnācijas līniju plūsmā ap elipsveida cilindru bez uzplūdes leņķa, ar kustīgo ārējo virsmu. Virsma griežas ar subkritisko ātrumu (l^_0l, < Vpov ^·

Mēs izmantojam izteiksmes (20.13) un (20.14), lai noteiktu nosacījumus pilnīgai plūsmas apstāšanai stagnācijas līnijās:

wind a - b a — b

ZVpovļ c² sin² η + b² cD wind Ze²* . ZVpovy/c² sin² ηη y b² . f a-b^b D ^{Sm 2 η +} ~ ^{cos = 0}

Abi šie vienādojumi tiek pārveidoti vienā un tajā pašā vienādojumā, lai noteiktu eliptisko parametru η stagnācijas līnijām, kas atrodas uz cilindra virsmas:

bV sinņ = +- ^pw y/wind²(a + b)² - V^c² (20.15)

No fiziskiem apsvērumiem ir skaidrs, ka ir divas stagnācijas līnijas, viena līnija A atrodas trešajā kvadrantā, bet otra līnija C - ceturtajā kvadrantā. Tāpēc mēs iegūstam:

η^Α = 2π — sin^-1 — ^bVP^ov wind²(a + b)² - Vp²ol^ (20.16) q^C = π + sin ¹-----------2121--------- _on .

^ind^a+ b? -V² _ovc² (20.16α)

Palielinoties V_pov, stagnācijas līnijas tuvojas viens otram un, kad sin η = — 1, stagnācijas līnijas tiek apvienotas vienā līnijā C = A.

Mēs iegūstam vienādojumus pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» ievades un izvades ierīces aprēķināšanai.

Balstoties uz (20.12.), strāvās virsmas saimes vienādojumi bus šādi: cwind / ,a + b\ ____________ \ ^{— e} a — b) ^siⁿ¹1 + c² sin² η + b² ln(ce^ = Const (20.17)

Izdalīsim no šis saimes tādu strāvās virsmas, kas iet caur stagnācijas līnijām. Citiem vārdiem sakot, mēs izdalīsim tādu strāvas virsmas, kas krustojas ar cilindra virsmu. Tam jāaizstāj kreisajā daļā (20.17) ( = -ln —— un noteikt Const lielumu:

Const = V_pgļ,^c² sin² η + b² ln(a + 6)

Sadalošās virsmas vienādojumus var iegūst, ja (20.18) tiek aizstāts cwind/ _{a +} b\ ___________ \ ^{— e} a — b+ ^pov^c² sin² η + b² ln(ce^ — Const

Vai:

(20.18) uz (20.17):

(20.19)

SUlTļ ce^ bVpov _ay b . , i , ,2 cwindf _f _»a+o\ļ ^e «^rJl r \ 2 rps \ ρθ^{μ ln}T+~b)

No (20.20) iegūstam:

Sadalošajai virsmai AB eliptiskās koordinātas Tļ noteikšanai vienādojums ir.

η^ΑΒ = π + sin ¹ re wind

I 2 ce^ bV_p0l> bt_{a + b} , 2 f _x 2 ra + b\] ( „ , ce^ \ ' ^ξ a — bz] ^lna + b)

Sadalošajai virsmai CD eliptiskās koordinātu η noteikšanai vienādojums ir.

}f^D = 2π - sin ¹ ce^ ^bV·^ ^lna + b , 2 / f \ 2 cwind( _f __fa + o\ļ / . ces \

Ieejas un izejas ierīces, kas izveidotas pa formulām (20.21) un (20.22) (20.20) (20.21) (20.22) realize konfuzora efektu turbīnas priekšā un difuzora efektu turbīnas aizmugurē. Citiem vārdiem sakot, viss gaisa daudzums, ko ieejas ierīce savāc, ir paātrinās ar elipsveida cilindru palīdzību un ievadītas turbīnā. Pēc tam izvades ierīce izvada visu gaisa daudzumu no turbīnas. Šā pastiprinātāja konfuzora efekta pakāpe ir atkarīga no elipsveida cilindra ārējās virsmas V_pov ātruma, cilindra parametriem a un b, vēja ātruma.

Pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» sadalošās virsmas koordinātu aprēķināšanas rezultāti.

Aprēķini tika veikti pa formulām (20.21) un (20.22), ja a = 15m; b = 10m; wind = 10 m / s. Tiek parādīti CD virsmas aprēķināšanas rezultāti. Lai iegūtu sadalošās virsmas AB relatīvās koordinātās, jums jāmaina visas abscisas uz pretējo un atstāt ordinātas ar nemainīgajām: x^AB = —Xa^D> Ϋα^{Β =} Va^D

V = 4^m/.

^vpOV ^Ί /5

VCD xa	.4933	.6667	.9502	1.3904	2.0587	3.0634
ya CD	-.0542	-.0891	-.1294	-.174	-.2216	-.2714

iz =8 ⁱⁿ/c Vpov ' S

^CD	.4697	.6364	.9148	1.3516	2.019	3.0251
	-.1142	-.1872	-.2699	-.3593	-.4534	-.551

V_poi. = 12ⁱⁿ/_S

^CD	.4112	.5641	.8348	1.2706	1.9418	2.9545
VaD	-.1896	-.3087	-.438	-.5715	-.7081	-.8483
iz — -------------------------- vpov ~ 10 rs
	.2004	.3327	.6292	1.0998	1.8014	2.8382
	-.3054	-.4894	-.6689	-.8383	-1.005	-1.1761
Vpov = 16.6667 ni/s
^CL	0	.2206	.5605	1.0537	1.7681	2.8128
y«L	-.3333	-.5316	-.7119	-.8917	-1.0607	-1.2349

7.a Zīmējumā pastiprinātājam «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» izplūdes virzošās virsmas ir konstruētas reālā mērogā. Šis virsmas shematiski attēlotas 7. zīmējumā ar līnijām CD un AB. Ja šie pastiprinātāji ir uzstādīti tā, lai sadalošās virsmas būtu cietajām virsmām, kas fiziski izveido ieejas un izejas ierīces, tad plūsmas ātrumi ap elipsveida cilindru brīvā plūsmā un cietās virsmas klātbūtnē būs vienādi. No tā izriet, ka vēja pastiprinātāja aerodinamisko aprēķinu var veikt, pamatojoties uz labi izstrādātu teoriju par potenciālo plūsmu ap cilindru, kuram ir plūdlīnijas formas (aplis, elipse, aerodinamiskais profils). 7.a zīmējumā parādītas pastiprinātāju izvades ierīces tikai. Ievades ierīces ir simetriskas attiecībā pret izejas ierīcēm. 7.a zīmējumā ir parādītas konfuzora efektu turbīnas (2) priekšā un difuzora efektu turbīnas (2) aizmugurē brīvā plūsmā (3), atkarībā no cilindra virsmas rotācijas ātruma.

Aprēķiniet turbīnas ar pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» jaudas procentuālā pieaugumu < W)·

Aprēķini tika veikti pa formulām (20.13) un (20.14) dažādiem cilindra virsmas rotācijas ātrumiem un turbīnas rotora relatīvajiem diametriem.

v r pov> m/s	4	4	4	8	8	8	12	12	12
Ek2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp,%	187	244	410	337	442	744	533	705	1200

v * pov> m/s	16	16	16	16.67	16.67	16.67
D2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp,%	780	1040	1800	827	1105	1910

turbīnas jauda ar pastiprinātāju-turbīnas jauda bez pastiprinātāja ļ θ g %.

UVp, % — turbīnas jauda bez pastiprinātāja

7.b Zīmējumā parādīts, par cik procentiem palielinās turbīnas jauda, kura ir uzstādītas ar pastiprinātāju kopā, salīdzinot ar šās turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, ja turbīna bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0.4, tad, ja ^{= un} vpov ⁼ m/s, šī turbīna ar pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: .4 * 19 = 7.6 !

[021] Ierīce «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

Tas cilindrs ir uzstādīts zem turbīnas, kā parādīts 8. zīmējumā. 8. zīmējumā arī parādīts: yļ ₌ c ir vienīgā stagnācijas līnija uz elipsveida cilindra virsmas. Svītru līnijas ir sadalošās virsmas. AB ir ieejas ierīce (ekrāns); CD ir izejas ierīce (ekrāns). 8 - virzošie veltnīši, kas veido elipsveida cilindra kustīgo ārējo virsmu; 9 - nospriegojuma veltnītis; 10 - dzenošie veltnīši (vadveltnīši); 1 - elipsveida cilindra kustīgā virsma (gumijas lente); 11 - piloni, uz kuriem ir uzstādīts cilindra kustīgās ārējās virsmas piedziņas mehānisms, 3 — vējš, BA— ieejas ierīce; CD- izejas ierīce; 2 - turbīna. Šajā pastiprinātāja darbības režīmā vienīgā plūsmas stagnācijas līnija iet caur punktu A = C un atrodas elipsveida cilindra vertikālajā simetrijas plaknē. Sadalošās virsmas BA un CD ir simetriskas attiecībā pret šo plakni. Elipsveida cilindra virsmas kritisko rotācijas ātrumu nosaka pēc elipses parametriem un vēja ātrumam. Lai saglabātu šo pastiprinātāja darbības režīmu, kad mainās vēja ātrums, ir jāpielāgo elektromotoru ātrumi, kas vada cilindra virsmu. 8. zīmējumā parādīta gaisa strāvas plūsmas caur pastiprinātāju. Plūsmas maksimālais ātrums tiek sasniegts E punktā. Sadalošās virsmas BA un CD koordinātas tiek aprēķinātas, izmantojot īpašās formulas, kas tiks sniegtas turpmākajā aprakstā. Izmantojot šīs koordinātes, tiek konstruētas ieejas BA un izejas CD ierīces, kas nodrošina maksimālo gaisa plūsmu caur paātrinošo cilindru, kas atbilst dotai cilindra caurlaidspējai (ārējās virsmas rotācijas ātrumam).

Šajā pastiprinātājā V_poi7 = Tas nozīmē, ka, palielinoties cilindra virsmas rotācijas ātrumam, pastiprinātājs pārslēdzas uz citu darbības režīmu, par kuru tiks runāts nākamajā sadaļā. Šajā pastiprinātājā uz cilindra virsmas ir viena stagnācijas līnija. Šī līnija 8. zīmējumā attēlota ar punktu A = C. Šīs līnijas stāvoklis attiecībā pret cilindru nosaka ar parametra vērtību:

^{η =} 2^π No izteiksmes (20.15) iegūstam izteiksmi kritiskā ātruma noteikšanai:

_________bVpov___________

Jwind²(a 4- b)² - V² _ovc²

Vai:

a + b

V™^x = wind — (21.1)

Mēs iegūstam plūsmas ap pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» kompleksais potenciāls.

Balstoties uz (20.9) un (21.1), iegūstam:

IV(z) = (az — bVz² — c²) + wind ^c² sin² η + b² i ln(z +

Vz² — c²) (21.2)

Lai iegutu formulas plūsmas ātrumu noteikšanai, mes izmantojam 20. nodalījuma metodi.

Kompleksais plūsmas ātrums:

dW(z) wund ( — 1 — 2ie²^sinlp —5— ~--r~ b------------- dz a — b ( D

4- c² sin² η + b²[(e²t 4- 1) sin η

4- i(e²š - 1) cosņ] ļ (21.3)

Kompleksais plūsmas ātrums - tas ir kompleksais skaitlis šada veida:

dW(z)

---L__ ₌ y _ tv dz ^xa >'^a

Tapec:

y ^vya wind a — b e⁴^ — 1\ 2ce^ Jc² sin² η + b² a — b------ 4---------------wind 2be²^

-5— sin 2η

2ce^c² sin² η 4- b² aD aD (e²^ - 1) cosp (e²^ + 1) sin η (21.5) (21.4)

Lai iegūtu potenciālu un strāvas funkciju, kompleksajā potenciālā izteiksmē (21.2) ir jāizvēlas reālo un imagināro komponentes. Šo darbību ir vieglāk veikt eliptiskajās koordinātās:

c wind

a + b λ / , a + b

-----e ' cosn 4- t e¹⁵--a—b / \ a-b siiiņ a 4- b

4— --a a — b λ

y/c² sin² η 4- b² [ln(ce^f)i 4- ξ - ņ] (21.6)

No (21.6) iegūstam:

c wind ^{φ =} —Γ~

a + b\ a — b)

Γοςη — a + b . —....—- ----rV^c sin η + b² * η a, a-b c wind

a + b\ 2

----) sinn 4— a — b) a a+b a — b c² sin² η + b² * In(ce^) (21-7) (21.8)

Lai pārbaudītu iegūto izteiksmes (21.7) un (21.8) pareizību, no tam jaiegust izteiksmes (20.11) un (20.12).

Noteiksim plūsmas ap pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» stagnācijas līniju koordinātu.

Pielīdzinām nullei izteiksmes (21.4) un (21.5), iegūstam eliptiskās koordinātas (ξ, η) stagnācijas līnijā A = C. Cilindra virsmā ir šādas vienādības:

a + b ... 4ab ξ = —1η---e⁴^ - 1 = 7---,—7; D = — 2e²^cos2ņ + 1 a - b (a - b)²

2(a²+b²) (a + b/cos2t] (a — b)² a — b

Aizstājot šīs izteiksmes uz (21.4) un (21.5) un pielīdzinot iegūtos izteiksmes nullei, iegūstam:

, · + b b * wmd---n sm ņ = ±

Jwind²(a + b)² — (wind^a c²

Vai:

sinņ = —1 (21.9)

Tāpēc: η = |π. Tādējādi šā pastiprinātāja stagnācijas līnijas eliptiskās koordinātas:

a + b3 ξ = ---r; ņ =^.

a — b2

Attiecīgi šās līnijas Dekartā koordinātas būs:

/1 a + b\3 x_n — c + ch - In-----1 + cos- π — 0;

^a \2 a-b/2 /1 a + b\3 y_n =c*sh[-In---- + sin- π = — b; \2 a-b/2

Aprēķinām pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» ieejas un izejas ierīču koordinātu.

Saskaņā ar (21.8) strāvas virsmas saimes vienādojumi būs šādi:

c wind r __fd + b\ 2

- e '----- sinn + a-b/ a —^—Jc² sin² η + b² IniceA a - b = Const (21.10)

No šis saimes mes izvēlamies strāvās virsmu, kas šķērso cilindra virsmu. Lai to izdarītu, nomainiet eliptiskā parametra ξ vērtību, kas viņš uzņem uz cilindra virsmu. Pēc tam mēs iegūstam

Const vērtību:

Const = wind^~c² sin² η + b² ln(a + b) (21.11)

Ša pastiprinātāja ieplūdes un izplūdes ierīču (sadalošas virsmas) vienādojums bus šāds:

— e ^^7) 5ίιιη 4- Jo² sin² η + b² In = 0 (21.12) k a-bj * a ’ ' Xa+bJ ' ⁷

Balstoties uz (21.12), mes varam secināt, ka vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» ieejas un izejas ierīču konfigurācija nav atkarīga no vēja ātruma. Tas ievērojami vienkāršo šī pastiprinātāja dizainu un uzbūvi. No (21.12.), iegūstam formulu sadalošās virsmas eliptiskās koordinātas η noteikšanai atkarībā no eliptiskās koordinātas ξ. Piedāvājam šādus apzīmējumus:

c i - _r

A = —ļ — e

2\ a 4- b a — b a 4- b

B =--a ce^ in I------r I; \a + b/

Tad iegūstam:

sinņ = 4

(21.13)

Izteiksme (21.13.) neļauj aprēķināt η vērtību, kad ξ ⁼ flⁿ^zp Lai atrastu šo vērtību, ir jaapreķina izteiksmes (21.13) robežu, kad ξ -> |ln~· Veicot šo aprēķinu, mes iegūstam:

lini

1, a+b ---r a-b

= 1 (21.14)

Sadalošas virsmas AB eliptiskas koordinātās η noteikšanai vienādojums ir:

(21.15)

Sadalošas virsmas CD eliptiskās koordinātās η noteikšanai vienādojums ir:

(21.16)

Šī pastiprinātāja sadalošās virsmas, kas ir konstruētas pēc (21.15) un (21.16) vienādojumiem, rada konfuzora efektu turbīnas priekšā un difuzora efektu turbīnas aizmugurē. Šā efekta pakāpi ir maksimāla. Šī pakāpe nosaka gaisa daudzumu, kas pastiprinātājs savāc no liela laukuma, un novirza to uz paātrinošo cilindru, kas palielina ši gaisa tilpuma ātrumu turbīnas priekšā. Šajā pastiprinātājā tiek fiksēts cilindra virsmas rotācijas ātrums. Šo ātrumu nosaka elipses parametrus un vēja ātrums. Tas nosaka ievades un izvades ierīču nepieciešamo un vienīgo konfigurāciju, lai realizētu cilindra caurlaidspēju un radīt konfuzora - difuzora efektu. Šim pastiprinātājam efektivitāte ir augstāka.

Pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» sadalošās virsmas koordinātu aprēķināšanas rezultāti ir šādas.

Aprēķini tika veikti pa formulām (21.15) un (21.16), ja a = 15m; b = 10m; vējš = 10 m/s. Tiek parādīti CD virsmas aprēķinu rezultāti. Lai iegūtu sadalošās virsmas AB relatīvās koordinātas, jums jāmaina visas abscisas uz pretējo un atstāt ordinātas ar nemainīgajām: x„^B = — x^^D; y„^B = y„^D

xCD	0	.2206	.5605	1.0537	1.7681	2.8128
yCD 7 Λ	-.3333	-.5316	-.719	-.8917	-1.0607	-1.2349
	0	.2206	.5605	1.0537	1.7681	2.8128
	-.3333	-.5316	-.719	-.8917	-1.0607	-1.2349

Šī pastiprinātāja varianta ievades un izvades ierīces grafiski ir parādītas 7.a Zīmējumā. Šis ierīces rada konfuzora konfigurācijas brīvā plūsmā atkarībā no cilindra virsmas rotācijas ātruma. Šīs konfigurācijas tiek aprēķinātas, pamatojoties uz teoriju par potenciālo šķidruma plūsmu konformo transformāciju.

Turbīnas ar pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» jaudas procentuālā pieauguma aprēķins (I^_OI, = ^>o“^x)· Aprēķini tika veikti pēc formulām (21.4) un (21.5) dažādiem turbīnas rotora relatīvajiem diametriem.

D2b	2	1.4	.6
uvp, %	827	1105	1910

turbīnas jauda ar pastiprinatāju-turbīnas jauda bez pastiprinātāja , _ηΓ._η, UVD,% = --------------------:----------:—;---;--------------100%;

turbīnas jauda bez pastiprinātāja

7.b Zīmējumā parādīts, par cik procentiem palielinās turbīnas jauda, kas ir uzstādīta ar pastiprinātāju kopā, salīdzinot ar šīs turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, ja turbīna bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0.4, tad, ja ^/2^ ⁼ -6 un vpov = 16.67 m/s, šī turbīna ar pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: . 4 * 20 = 8 !

[022] Ierīce «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

Tas cilindrs ir uzstādīts zem turbīnas, kā parādīts 9. zīmējumā. 9. zīmējumā arī parādīts: 8 virzošie veltnīši, kuri veido elipsveida cilindra kustīgo ārējo virsmu; 9 — nospriegojuma veltnītis; 10 - dzenošie veltnīši (vadveltnīši); 1 - elipsveida cilindra kustīgā virsma (gumijas lente); 11 - piloni, uz kuriem ir uzstādīts cilindra kustīgās ārējās virsmas piedziņas mehānisms; 3- vējš; BA - ieejas ierīce; CD - izejas ierīce; 2 - turbīna; 7 - cirkulējošās plūsmas sadalošā virsma; 6 - cirkulējošā plūsma ap cilindru. Pastiprinātāja darbības šajā režīmā plūsmas stagnācijas līnija iet caur punktu A = C paralēli cilindra asam noteiktā attālumā no cilindra virsmas. Šis attālums ir tieši proporcionāls cilindra virsmas rotācijas ātrumam. Šajā gadījumā ap cilindru notiek noteikta daudzuma pastāvīgā gaisa cirkulācija 6, kas pastāvīgi atrodas netālu no cilindra, rada papildu Venturi efektu un palielina plūsmas ātrumu ap cilindru. Palielinoties cilindra virsmas rotācijas ātrumu, pastiprinātāja ieejas BA un izejas CD ierīču izmēri palielinās. Tajā pašā laikā palielinās turbīnas jauda, kas uzstādīta E punktā. Citiem vārdiem sakot, lai palielinātu turbīnas jaudu, ir jāpalielina vēja pastiprinātāja augstums virs zemes līmeņa. Tas ir vispārzināms fakts, bet to parasti izskaidro ar vēja ātruma palielināšanu zemes robežas slānī. Šajā gadījumā, palielinoties turbīnas augstumam, palielinās pievadītais pa speciāliem kanāliem gaisa daudzums pie paātrinošajiem cilindriem. Ja tajā pašā laikā palielinās cilindra caurlaidspēja, tad vēja ātrums pie ieejas turbīnā palielinās. Šis vēja ātruma pieaugums, palielinoties turbīnas augstuma, ir daudz lielāks nekā vēja ātruma pieaugums zemes robežslānī. Šajā pastiprinātājā cilindra virsmas ātrums ir tāds, ka uz cilindra virsmas nav stagnācijas līniju. Pie šī un lielāka cilindra virsmas rotācijas ātruma ap cilindru veidojas cirkulējošā plūsma, kuras ātrums ir tieši proporcionāls cilindra virsmas rotācijas ātrumam. Sīs plūsmas ātrums ir liels, un tas izraisa papildu ātruma palielināšanu ap cilindru. BA un CD sadalošām virsmām jābūt izgatavotām no cietiem materiāliem. AEC cilindriskās sadalošās virsmas šķērsgriezumam ir olas forma, un šo virsmu nav jāveido mākslīgi, jo to veido gaisa plūsma, kad cilindra virsmas rotācijas ātrums pārsniedz kritisko. Plūsmas robeža šajā pastiprinātājā ir virsma BAECD. Fiksētā virsma BA un sadalošā virsma AE rada konfuzora efektu brīvā vēja (6) plūsmā. Sadalošā virsma EC un fiksētā virsma CD rada difuzora efektu brīvā vēja plūsmā. Lai pastiprinātājs būtu efektīvais, ir nepieciešams, lai ievades ierīces BA aprēķinātā konfigurācija atbilstu dotajam cilindra ātrumam. Šai konfigurācijai vajadzētu savākt tik daudz gaisa, kas pastiprinātājs var paātrinātu. Ja turbīna (2) ir uzstādīta cirkulējošajā cilindriskajā plūsmā (6), tad šīs turbīnas jauda ievērojami palielinās. Sājā gadījumā turbīnu (2) var uzstādīt uz cilindra augšas vai apakšas. Šajā pastiprinātājā elipsveida cilindra virsmas ātrums ir lielāks par kritisko ātrumu, kas noteikts ar vienādojumu (8.1). Ja šo ātrumu ielikt (7.15) vienādojumā, lai noteiktu stagnācijas līnijas, tad iegūstam 5ίηη > 1. Tas nozīmē, ka stagnācijas līniju noteikšanas metode, ko izmantojām iepriekš, šim pastiprinātājam nav piemērota. Tāpēc ir nepieciešama cita metode, lai noteiktu stagnācijas līnijas koordinātas. Nepieciešams atrast komplekso ātrumu un pielīdzināt to nullei un atrisināt šo vienādojumu attiecībā pret komplekso mainīgu z. Reālo un imagināro komponentes tās mainīgās nosaka stagnācijas līnijas koordinātas uz komplekso plakni. Mēs demonstrējam, kā to izdarīt.

Tā kā plūsma, kas plūst ap pastiprinātāju ir simetriskā, tad:

siniļ = —1; (22.1)

Tāpēc, saskaņā ar (20.9.) cilindra bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu kompleksais potenciāls stagnācijas līnija bus šāds:

W(z) = wund a — b az — b^z² — c²) + iV_pova *ln(z + z² - c² (22.2)

Atrodam komplekso ātrumu stagnācijas līnija un pielīdzinām to nullei:

dW(z) dz wund / bz \ V_Pov^a -----r α--, + i , a — b \ Vz² — c²/ \!z² — c²

Mes pārveidojām šo vienādojumu , 2.V_povabi a ~ b _ ₂ _ (a + b)wind wind² a + b šada

Šī vienādojumā risinājums

Vpov^bi (a + b)wind _ Γ Vp_0Vab _ a-b ļV_pova ~ _x L(a + b)windl a + b \wind.

(22.3) formā:

(22.4) ir:

(22.5)

Tādejādi plūsmai ir divas stagnācijas līnijas, pie kuras ātrums ir nulle. Izteiksmes (22.5) pētījumi parada, ka mmusa zīme atbilst stagnācijas līnijai, kura atrodas cilindra iekšpuse, un tas mūsu neinteresē. Tāpēc, lai noteiktu stagnācijas līnijas koordinātas, ir jāņem mīnusa zīme uz (22.5).

a + b — wifid----^Vpov ' ^Vpov, tad izteiksmi (22.5) var uzrakstīt

J22

Vpovb a-b / Vpov \। i _(α + b)wind\ a + b \wind}

Ja:

šādi:

vai:

Vp_OVa.bi (a + b)wind

V \^{2 ν}ρου 1 wind) b² a² — b² (a + b)^{2 +} (a + b)²

Tapec ka 1 = -i²; vT² — i, tad:

(a + b)wind Jl(« + b)wind (22.6)

Balstoties uz (21.1), mēs varam teikt, ka (22.6) izteiksme zem sakni ir pozitīva vērtība, jo:

a + b

V_pov>V™* = wind--Tapec izteiksme (22.6) defrne tīri imaginaro skaitli. Tas nozīme, ka stagnācijas līnija atrodas uz imagināro asu z - plaknē un šai ir ordināta:

« ₌ _ I Vpovdb j (a + b^ind

ΫροιΑ (a + b)wind

(22.7)

Tādējādi Dekarta koordinātes stagnācijas līnijai ir šadas: A(O,y).

Attiecīgi eliptiskās koordinātas stagnācijas līnijai ir šādas: / / y2*\ 3tt\ — J,— 1 (22.8)

Aprēķinām vēja pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» ieejas un izejas ierīču koordinātu.

Balstoties uz (20.12.), strāvas virsmas saimes vienādojums būs šāds:

cwind{ _f a + bx ,-----------—----— e ' _a - b) ^sintl + K>oi>v c² sin² η + b² ln(ce^) = Const (22.9)

Lai noteiktu patvaļīgo konstanti, mes izmantojam nosacījumu: sadaloša virsma vajadzētu pāriet caur stagnācijas līniju ar koordinātām (22.8).Veiksim iepriekšējos aprēķinus:

r · * i ( \ 11 Τα ξ = arsn--ļ = In---h \ c / l c

7<Γ\² \ 3?r ✓ Ci ļ i-ll + * vl⁺¹ ”

Aizstājot šis izteiksmes uz (22.9), mes iegūstam:

wind r ii ^{Const =}V^br^ya' ^{++ 1} + V_povy[c² sin² η + b² Ιη^-γ + 7(χΓ)² + c²) (22.10)

Ņemot vērā (22.10.), sadalošās virsmas vienādojums būs šāds: cwindf ? a + bx ,------------ /\ —-— e' - e '---- sinņ + V_vol,Jc² sin² η + b² In -== ^{2 V a}“^W + + w i n d r ,-i ⁼ + b,J(y^² + 1 ļ (22.11)

Lai aprēķinātu sadalošas virsmas koordinātās, ir vajadzētu aprēķināt η vērtību atkarībā noteiktās ξ vērtības. Lai iegūtu šo atkarību, mēs ieviešam šādus apzīmējumus:

no c wind ( , _fa + b A =—-— e? -e^--_r \ a — b wind r ce^

Vpov ļ rz----~ ļ ' \-yT + <W)² +c²J

AK ^Stn,> ⁼ A² — (,Bcy '

AK

[A² - (Bc)²J ² K² - (Bb)² ~ A² - (Bc)^{2 1} (22.12)

Zīme izteiksme (22.12) jaizvēlas no fiziskiem apsvērumiem.

Sadalošajai virsmai AB η koordinātas noteikšanai vienādojums būs šāds:

η^ΑΒ = π 4 sin ¹ ·

AK

A² - (Bc)²

AK

A² - (Bc)²j

K²-(Bb)²

A² - (Bc)² (22.13)

Sadalošajai virsmai CD η koordinātas noteikšanai vienādojums bus šāds:

p^CD = 2tr - sin ¹

AK

AK

4² - (Bc)² - J U² - (Bc)^{2 2} K² — (Bb)² A² — (Bc)² (22.14

Ievades un izvades ierīču konfigurācijās, kuras konstruētas saskaņa ar formulām (22.13) (2 2.14), paātrinošās cilindra parametri un tā virsmas rotācijas ātrums rada konfuzora un un difuzora efektu brīva vēja plūsma zemes ekrānā tuvuma. Ša efekta pakāpi nosaka ievades un izvades ierīču konfigurācija, cilindra parametri un tā virsmas rotācijas ātrums. Lai konfuzors un difuzors darbotos efektīvi, ir jāizpilda šādu nosacījumu. Viss gaisa tilpums, kas savāc ieejas ierīce no liela laukuma un novirza paātrinošajā cilindrā, ir jāapstrādā ar cilindru un jānovirza turbīnā.

Pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» sadalošās virsmas koordinātu aprēķināšanas rezultāti.

(V > v ^max' x^vpov ^Vpov

V_pov = 19.1 a = 15m; b = 10m; ξ*’ = 1.3387; χΓ = ^ = - 6619;

Λ a	0	.138	.354	.622	1.129	1.787	2.643
yCD a	-.6619	-.784	-.929	-1.063	-1.243	-1.406	-1.561
-AB Λα	0	-.138	-.354	-.622	-1.129	-1.787	-2.643
yA B J a	-.6619	-.784	-.929	-1.063	-1.243	-1.406	-1.561

m v

V = 22.3 — ; a = 15m; b = 10m; f “ = 1.605355; = — = -.89;

^p s 30

vCD Λα	0	.219	.513	.877	1.315	1.837	2.455
yCD Ja	-.89	-1.077	-1.258	-1.424	-1.573	-1.71	-1.839
^AB Λα	0	-.219	-.513	-.877	-1.315	-1.837	-2.455
yaB	-.89	-1.077	-1.258	-1.424	-1.573	-1.71	-1.839
m v Vpov = 25.5 —; a = 15 m; b = 10m; = 1.7935; y„ft = — = -1.089; s 30
^CD Λα	0	.134	.45	.853	1.343	1.929	2.623
yaD	-1.089	-1.211	-1.434	-1.639	-1.824	-1.991	-2.145
γΑΒ Aa	0	-.134	-.45	-.853	-1.343	-1.929	-2.623
yaB	-1.089	-1.211	-1.434	-1.639	-1.824	-1.991	-2.145

.a zīmējumā pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» izejas ierīces ir konstruētas reālā mērogā. Šīs ierīces shematiski attēlotas 9. zīmējumā ar līnijām CD un AB. Ja brīvajā plūsmā ap cilindru sadalošās virsmas tiek aizstātas ar cietām necaurlaidīgām virsmām, tad plūsmas ātrumi ap cilindru brīvā plūsmā un cietā ekrāna klātbūtnē būs vienādi. No tā izriet, ka vēja pastiprinātāja aerodinamisko aprēķinu var veikt, pamatojoties uz labi izstrādātu teoriju par potenciālo plūsmu ap cilindru, kuram ir plūdlīnijas formas. 9.a zīmējumā ir parādītas difuzora konfigurācijas brīvā plūsmā atkarībā no cilindra virsmas rotācijas ātruma. 9.a zīmējumā parādīts pastiprinātāja izvades ierīces tikai. Ievades ierīces ir simetriskas attiecībā pret izejas ierīcēm. 9.a zīmējumā parādīts, ka plūsmas stagnācijas līnija neatrodas uz cilindra virsmas, bet atrodas plūsmā. Tāpēc ap cilindru notiek cirkulējošā plūsma, kas neiziet līdz bezgalībai, bet paliek ap cilindru. Gaisa daudzums šajā cirkulējošajā slānī ir atkarīgs (kā redzams no grafika) no cilindra ārējās virsmas kustības ātruma. Slāņa biezums uz cilindra augšējo virsmu ir mazāks nekā uz apakšējo. Tāpēc gaisa ātrums šajā slānī uz augšējo virsmu ir lielāks nekā uz apakšējo. Tas noved pie papildu gaisa paātrinājuma visos punktos ap cilindru.

Mēs aprēķinam turbīnas ar pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs bez uzplūdes leņķa un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» jaudas procentuālo pieaugumu (^Vpov > V™*)· Aprēķini tika veikti pēc formulām (20.13) un (20.14) dažādiem cilindra virsmas griešanās ātrumiem un turbīnas rotora relatīvajiem diametriem.

Epo,,.m/s	19.1	19.1	19.1	22.3	22.3	22.3	25.5	25.5	25.5
I>2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp, %	1010	1360	2370	1290	1740	3070	1610	2190	3880

turbīnas jauda ar pastiprinātāju -turbīnas jauda bez pastiprinātāja . _Ann , uvp, % = -----------------:——-----—7-Ύ-.------------100%;

^r turbīnas jauda bez pastiprinātāja

9.b Zīmējumā parādīts, par cik procentiem palielinās turbīnas (ar pastiprinātāju) jauda, salīdzinot ar šīs turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, ja turbīna bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0.4, tad, ja ⁼ ·$ ^{un v}P^{or =} 25.5 m/s, šī turbīna ar pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: . 4 * 39.8 = 15.9 !

[023] Ierīce «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

Tas cilindrs ir uzstādīts zem turbīnas, kā parādīts 10. Zīmējumā un 17. Zīmējumā. 10. Zīmējumā arī parādīts: 8 — virzošie veltnīši, kuri veido elipsveida cilindra kustīgo ārējo virsmu; 9 — nospriegojuma veltnītis; 10 — dzenošie veltnīši (vadveltnīši); 1 — elipsveida cilindra kustīgā virsma (gumijas lente); 3- vējš; BA - ieejas ierīce (ekrāns); CD - izejas ierīce (ekrāns); 2 - turbīna. A un C ir plūsmas punkti, kas atrodas uz cilindra virsmas. AB un CD ir pastiprinātāja ieejas un izejas ierīču virsmas (ekrāni), a — elipsveida cilindra uzplūdes leņķis. Svītru līnija tas ir fiksētā virsma (mākslīgais ekrāns), kas veido gaisa plūsmu caur pastiprinātāju. To virsmas konfigurācijas precīzi atbilst nepieciešamajai gaisa plūsmai, lai sasniegtu vēlamo turbīnas jaudu. E punktā tiek sasniegts maksimālais vēja ātrums. Ieejas un izejas ierīču konfigurācijas nosaka paātrinošā cilindra parametrus un izmērus, ārējās virsmas rotācijas ātrums un elipsveida cilindra uzplūdes leņķis un vēja ātrums. Cilindra ārējās virsmas (1) rotācijas ātrums visspēcīgāk no visiem iepriekš uzskaitītajiem parametriem ietekmē uz vēja ātruma palielināšanu E punktā. Plūsmas stagnācijas līnijas, kas iet caur punktiem A un C, tuvojas viena otrai ar cilindra virsmas rotācijas ātruma palielināšanu, krītot gar cilindra virsmu. Kad ir sasniegts kritiskais rotācijas ātrums, šīs līnijas sakrīt un veido vienu stagnācijas līniju uz cilindra virsmas A = C. Kritisko ātrumu nosaka elipsveida cilindra lielums, forma un uzplūdes leņķis. Ieejas un izejas ierīces nav simetriskas. Ievades un izvades ierīces kopā ar elipsveida cilindru ar kustīgo ārējo virsmu un ar uzplūdes leņķi vēja plūsmā pie zemes virsmas rada konfuzora efektu turbīnas priekšā un difuzora efektu turbīnas aizmugurē (Venturi efekts). Šī efekta pakāpi var mainīt plašās robežās. Tā ir atkarīga no cilindra virsmas rotācijas ātruma un uzplūdes leņķa. Konkrētam elipsveida cilindram, uzplūdes leņķim un cilindra virsmas rotācijas ātrumam ievades un izvades ierīču konfigurācijas tiek noteiktas, lai sasniegtu maksimālo konfuzora pakāpi. Tālāk ir parādīts, kā aprēķināt ekrāna formu, ja ir norādīts elipsveida cilindra ārējās virsmas griešanās ātrums.

Lai iegūtu šā pastiprinātāja komplekso potenciālu ( ζ plaknē), ir nepieciešams pievieno nekustīgā apļveida cilindra (19.1.) komplekso potenciālu pie eliptiskā virpuļa (20.6.) komplekso potenciāla:

, wina / r . \ ,---------------^(0 = —Ke ^lir + — e^lff + V_povyjc² sin² η + b² * Ιηζ * i (23.1) \ s /

Pārveidojot izteiksmi (23.1), izmantojot Žukovska transformāciju (18.2), iegūstam elipsveida cilindra ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu komplekso potenciālu z plaknē:

„ _x wind [7 a + b . \ / . a + b . \ ,-------W(z) = le ^ια 1---e^ia]z + [e ^La--~e^ia]Jz² - c² l\ a — b } \ g-b } + Vpov^c² sin² η + b² + In (z + jz² - c²^ * i (23.2)

Lai iegūtu šās plūsmas potenciālu un strāvas funkciju, mēs pārveidojam (23.2) eliptiskajās koordinātās, izmantojot transformāciju:

x + iy = c * ch^ + ίη) = c * ch^)

Kur x un y - punkta koordinātas z plaknē; ( un η - punkta koordinātes ζ plaknē.

Ņemot vērā izteiksmes:

z = c * ch^ + ΐη);

jz² - c² = c ♦ sh^ + /ņ); z + ^z² - c² = c * e^-_r (23.3) iegūstam:

W) = c * wind a + b λ r λ Ύ f ^{a + b} -----e ' lcos(ņ - a) + i --a—b / \ a-b e t)sin(ņ-a)

Vpov^² sin² η + b² * [f * In(ce^) — ņ] (23.4)

Ņemot vēra, ka kompleksa potenciālā reala daļa ir ātrumu potenciāls, bet imaginārā komponente ir strāvas funkcija, mēs iegūstam:

cwind/ _t __fa + b\ ,___________

Φ =—5— e' + e <----\cos(q - a) - V_pov^c² sin² q + b² * η (23.5) c wind / , a + b\ ------------Ψ ~ —2--\^e ~ ^e a- b) ^Sin^ “ ^a) + !poiŅ^{c2 sin2} + b² * ln(cej (23.6)

Lai noteiktu ātruma lauku, no (23.2) mes atrodam komplekso ātrumu:

dW(z) dz wund [·/ z \ a + b . / z β”^ίσ 1+—= +---e^iffļl-2 ( Vz² -c²/ ^a - b \ V_Z2 _ c² ₍₁₀₇₎

Vz² — c²

Kompleksais ātrums ir kompleksais skaitlis:

dW(z)

---- = V -Vi dz ^{xa ya}

Tāpēc, lai jebkura punkta atrastu plūsmas ātrumā izteiksmes, ir jāizceļ no (23.7) izteiksmes reālās un imaginārās komponentes. Mēs to izdarīsim eliptiskajās koordinātās.

cosa - cos(2ņ - a)l + e²He^zfsin(-a) - sin(2q - a)]*i dz D (

- ——[e²^cos(2ņ - a) - cos(a)] + °⁺ [e²* sin(2ņ - a) + sin(cr)] * i j +[_e< (_e2<_{+sin η+cos η} * j]: (23%

Plūsmas ātrumu projekcijas ap pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu», pamatojoties uz (23.8), bus šadas:

wund{ „,_{r λ1} a + b _r =-----le²* e²ⁱ cos a — cos(2n — a)--r ^{e 4} cos(2ņ — a) — cos{—a) ^xa D ( ^{1 J} a - b^r

2V_dovJc² sin² η + b² _t .

+ ^{p v} ---------e^e²^ + 1) sin η;

Vya ^^^²^^²^ sint-a) - sin(2q - α)] - [^^2ξ 3ΐη(2η - α) + sin(-a)

D ( ^{L J} a — b^L

2Vp_OV^c² $ίη²η +b² _ξ, .

H---—--—--------e'(e^2< — 1) cos η ;

Vai pēc pārveidošanas:

wundī/ a + b\ _F a

4--— cos« - 2e⁴'-----cos(2ņ — a)

D L\ a-bj a-b

2Vp_0Vy/ c² sin² η -i- b _F, ₂r \ + —-— -------------e ^? (e * + 1) si n η;

cD \ J ' wundif a + b\ _f b

V_v_ =---e^ 4--_r sin a + 2e²ⁱ---_rsm(2ņ - a) ^Λ D L\ a-bj a-b

2V_pov^c² sin² η + b² _{ξ( ξ} -- — -------------e ^ς (e ^ς — 1) cos η;

Vai citā (23.9) (23.10) formā:

wund a-b e⁴<-l\2e^ ——— I cos a - a sin 2η * sin a

ZVpovjc² si ⁺cD + 1) sinņ;

(23.11) wund\/ e⁴^ — 1λ2e

----- ύ — a------ sin a + b —— sin 2η * cos a a-b[\ D JD _ 2Vp_Ovy/c² sin² η + b² , ₂( cD

-l)cosņ; (23.12)

Mēs noteicam plūsmas ap pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzpludes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» stagnācijas līnijas koordinātu.

Pielīdzinām izteiksmes (23.9) un (23.10) nullei un iegūstam vienādojumus (eliptisko koordinātu noteikšanai stagnācijas līnijām):

wund ._fa + b\ _f a e⁴' 4--— cos a — 2e²'-----cosCZn — a) a - b/ a - b c² sin² η + b² u i i\ · n

4--e^?(e^z? 4- 1) sin η = 0 wund —e⁴^ + a — b

2Vpov šina + 2e²^----sin(2n — a) a — b sin² η + b² .

----------ef(e²' — 1) cos η = 0

Šim pastiprinātajam plūsma var apstaties tikai uz elipsveida cilindra virsmas. Uz cilindra virsmas:

a + b e = —i;· a — b

Tāpēc vienādojumi stagnācijas līniju koordinātu noteikšanai bus šādi:

wind * sinQ] — a) * (a 4- b) + Vpop^/č^sīī^o+T² = 0;

wind * sin(q — a) * (a + b) + V_povy/c² sin² η 4- b² = 0;

Tādejādi abi vienādojumi (23.9) un (23.10) dod vienu vienādojumu, lai parametru η plūsmas stagnācijas līnijām:

noteiktu eliptisko sin(a — ņ)

Jc² sin² η 4- b² wind(a + b) (23.13)

No (23.13) mes varam iegūt šādu vienādojumu:

tanņ = cos a * šina + V-^a² sin² a + b² cos² a — a²b²V²

Izteiksme cos² a — a²V² (23.14) (23.14) ir norādīts:

^Vpov wind(a 4- b)

No (23.14) izriet, ka stagnācijas līnija kļūst elipsveida cilindra virsmas kritiskais vienīgo. Citiem vārdiem sakot, kad izteiksme ir vienādā nullei. Šaja gadījuma mes iegūstam: a + b i---------------------— wind——Ja² sin² a + b² cos² a ^p ab (23.15) ātrums tiek sasniegts, kad izteiksmē (23.14) radikālā (23.16)

Plūsmas ap pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzpludes leņķi un ar kustīgo arejo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» stagnācijas līniju koordinātu noteikšanas rezultāti. (V_pov < V™^x).

Stagnācijas līniju koordinātas tika aprēķinātas pa formulai (23.14), un tās ir parādītas zemāk tabulās uz koordinātu sistēmā, kura saistīta ar vēju.

Λ» / L a = 20°; IC™* = 17.843628 — ; a = 15 m; b = 10 m; s

Vpov. m/s	0	4	8	12	16	17.843628
	.4805	.4828	.4724	.4456	.3771	.2095
	-.0536	-.1105	-.1637	-.2188	-.2877	-.3507
	-.4805	-.4624	-.4177	-.3178	-.0848	.2094
y/	.0536	-.0123	-.0939	-.1991	-.3232	-.3507

Λ ’* ¹ a = 40°; = 20.524171 —; a = 15 m; b = 10 m;

^p s

^pov> m/s	0	4	8	12	16	20.524171
	.4311	.4389	.4332	.416	.3838	.2383
	-.0821	-.1541	-.2149	-.2687	-.3205	-.4035
	-.4311	-.4036	-.3451	-.2406	-.0797	.2381
	.0821	-.0058	-.1121	-.2321	-.3451	-.4036

a = 60°; V™^x = 23.1990182 — ,a = 15 m; b = 10m; ^μs

^pov m/s	0	4	8	12	16	23.1990182
— C Xļ	.375	.3818	.3738	.3547	.3253	.1704
yc	-.0722	-.1659	-.2437	-.3081	-.3627	-.4608
xf	-.375	-.3476	-.2944	-.2144	-.1128	.1704
	.0722	-.0374	-.1567	-.2728	-.3704	-.4608

a = 80°; V™^x = 24.789715 —; a = 15 m; b = 10 m; poi

Vpov, m/s	0	4	8	12	16	24.789715
	.3384	.3359	.3174	.2871	.2474	.0609
	-.0285	-.1413	-.2397	-.3213	-.3871	-.4954
x/	-.3384	-.3217	-.2858	-.2344	-.1718	.0609
y/	.0285	-.091	-.2061	-.3069	-.388	-.4954

Noteicam plūsmas ap pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzpludes leņķi un ar kustīgo arejo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» sadalošās virsmas vienādojumi (V < v ^max} \^vpOV — *pou

Balstoties uz (23.6), strāvās virsmu saimes vienādojums bus šāds:

cwind / _f ,a + b\ —-— <--- sMņ-a) \ a - bj = Const (23.17) sin² η + b² +

Stagnācijas līnijas atrodas uz cilindra virsmu. Lai noteiktu patvaļīgo konstanti, izmantojam izteiksmi:

a + b ξ = ----r- a — b

To veicot, mēs iegūstam:

Const = V_povJc² sin² η + b² * ln(a + b) (23.18)

Tapec sadalošas virsmas vienādojumi bus šādi:

cwindf , ,a + b\ .------------ / ce^ —-— - e ' - -j sinCj] - a) + c² sin² η + b² + ln I = 0 (23.19)

Vai:

5ί7ΐ(η — ir) ^PO_V ln -I- b) y/c² sin² η + b² cwind(el-e~l ^{α +} V a — bJ

Apzīmējam:

(cp^ \ a + bl ------------—1— cwind\eⁱ — e '---_r \ a — bJ

Sadalošās virsmas vienādojumus var (23.20) uzrakstīt šādi:

sin a cos a + A^a² sin² a ± b² cos² a — a²b²A² cos² a — A²a² (23.21)

Mmusa zīme tiek izmantota, aprēķinot virsmas CD koordinātās. Plus zīme tiek izmantota, aprēķinot virsmas AB koordinātās. Izejas sadalošajai virsmai:

_n ^CD = tan ¹ sin acosa — A^Ja² sin² a + b² cos² a — a²b²A² cos² a — A²a² (23.22)

Ieejas sadalošajai virsmai:

η^ΑΒ = tan ¹ sin acosa + A^a² sin² a + b² cos² a — a²b²A² cos² a — A²a² (23.23)

Formula (23.21) nav piemērota, lai noteiktu sadalošās virsmas starta līniju. Tas ir saistīts ar faktu, ka stagnācijas līnija atrodas uz cilindra virsmas, un šajos punktos vērtība A nav definēta. Tapec, lai noteiktu sadalošas virsmas starta līnijas koordinātās (kad ξ = ^ln^~), ir jāaprēķina sekojošā robeža:

lim A = lim _________—----—c * wind \a-b ^a-b \ a~b v

^Vpov *poi>

^^ļa+b c * wind(et) wind(a + b) \>a—b

Salīdzinot iegūto rezultātu ar (23.13), varam secināt, ka sadalošās virsmas sākotnējās līnijas ir arī stagnācijas līnijas uz cilindra virsmas. Šis secinājums vienlaicīgi apstiprina (23.22) un (23.23) vienādojumu pareizību. Ja cietas virsmas gaisa ieplūdei un izplūdei tiek veidotas, izmantojot formulas (23.22) un (23.23), un ir savienotas ar paātrinošo cilindru, tad šī konstrukcija rada konfuzora efektu turbīnas priekšā un difuzora efektu turbīnas aizmugurē brīvā gaisa plūsmā (Venturi efekts atklātā plūsmā). Šis dizains savāc vēju no lielas teritorijas, palielinās šo gaisa tilpuma ātrumu turbīnas priekšā. Attiecīgajam pastiprinātājam šā efekta pakāpe ir augstāka nekā visiem iepriekšējiem pastiprinātājiem.

Pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» sadalošās virsmas koordinātu aprēķināšanas rezultāti. (Ι^_οι, < Aprēķini tika veikti pa formulām (23.22) un (23.23). a = 15 m; b = 10m; vējš = 10 m / s.

a = 20°; V_vov = 4 — ; V^^x = 17.843628 —

^CD	.4828	.6058	.7859	1.0383	1.3863	1.8615	2.5073	2.77
yfD	-.1105	-.1219	-.1404	-.1648	-.194	-.227	-.263	-.2755
Ϋ AB	-.4624	-.59	-.7738	-1.0291	-1.3793	-1.8562	-2.5033	-2.7664
	-.0121	-.0536	-.0954	-.1374	-.1797	-.2222	-.2647	-.2788

_n m m a = 20°; V_pov = 8y; = 17.843628 —

^CD X1	.4724	.5889	.7628	1.0099	1.3538	1.8263	2.4708	2.7334
y™	-.1637	-.1995	-.2459	-.3009	-.3634	-.432	-.5056	-.5312
XAB	-.4177	-.5413	-.7212	-.9736	-1.3227	-1.8003	-2.4497	-2.7138
y*B	-.0939	-.1672	-.2446	-.324	-.4046	-.4857	-.5666	-.5936

- m m a = 20°; = 12—; V™^x = 17.843628F^ut· £ ļiuv $

X™	.4456	.552	.7168	.9569	1.2961	1.7662	2.4101	2.6729
y™	-.2188	-.2808	-.3557	-.4407	-.5345	-.6362	-.745	-.7827
xAB	-.3178	-.428	-.5979	-.8464	-1.1976	-1.6821	-2.3411	-2.6088
yfB	-.1991	-.31	-.4283	-.5494	-.6704	-.7897	-.9068	-.9455

_A m m a = 20°; V_vw = 16—; V™^x = 17.843628s s

17 CD	.3771	.466	.6216	.859	1.1992	1.6722	2.32	2.5842
y™	-.2877	-.3833	-.4892	-.6021	-.7226	-.8519	-.9905	-1.0388
XAB	-.0848	-.159	-.3125	-.5669	-.9403	-1.455	-2.1455	-2.4232
y?B	-.3232	-.4717	-.6381	-.8117	-.9818	-1. 1427	-1.2945	-1. 3437

η · 1' t a = 20°; V_pov = 17.843628 — ; V™^x = 17.843628pUL· > pVV $

^CD Zļ	.2095	.3372	.5211	.7773	1.1299	1.6114	2.2653	2.5313
yfD	-.3507	-.464	-.5782	-.6966	-.8232	-.9605	-1.1093	-1.1614
X*B	.2094	.1155	-.0571	-.3365	-.7418	-1.2902	-2.0112	-2.298
yAB	-.3507	-.5132	-.7129	-.9268	-1.1329	-1.3204	-1.4905	-1.5444

.a zīmējumā pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» uzplūdes leņķim a = 20° ir konstruētas turbīnas izejā un ieejā ierīces (sadalošās virsmas) reālā mērogā. Kā redzams no grafikiem, ievades un izvades ierīču forma ir atkarīga no elipsveida cilindra virsmas rotācijas ātruma (vpov). Šī forma nosaka, cik reizes pastiprinātājs palielina vēja ātrumu turbīnas priekšā un tāpēc - cik reizes palielinās turbīnas jauda. Cilindra virsmas kritiskais rotācijas ātrums ir atkarīgs no cilindra uzplūdes leņķa, un tas ir parādīts 10.a zīmējumā ar saīsinājumu vpovmax. Pie šī ātruma stagnācijas līnijas uz cilindra virsmas sakrīt viena ar otru. Caur šo līniju paiet ieejas un izejas ierīču virsmas. Ar turpmāku cilindra virsmas rotācijas ātruma palielināšanu šī stagnācijas līnija tiek atdalīta no cilindra virsmas un tiek uzstādīta plūsmā. Lai praktiski īstenotu plūsmu caur pastiprinātāju ar noteiktu cilindra virsmas rotācijas ātrumu, ir jāveic šādi. Teorētiski aprēķināt sadalošās virsmas koordinātas. Pēc tām nomainiet tās virsmas ar cietām necaurlaidīgām virsmām, kas izslēdz zemes ekrāna negatīvo ietekmi uz vēja kustību. Citiem vārdiem sakot, pastiprinātāja maksimālā efektivitāte tiek praktiski realizēta tikai tad, ja ievades un izvades ierīču forma ir konstruēta pilnībā saskaņā ar aprēķināšanas rezultātiem. 10.a zīmējumā parādītas ievades un izvades ierīču konfigurācijas atkarībā no cilindra ārējās virsmas rotācijas ātruma. Šīs ierīces ar paātrinošo cilindru kopā rada konfuzora - difuzora efektu brīvā vēja plūsmā zemes virsmas tuvumā. Šā efekta pakāpi nosaka pastiprinātāja efektivitāti. No 10.a zīmējuma redzams, ka paātrinoša cilindra caurlaidspējas palielināšana izraisa gaisa tilpuma palielināšanu, kas ieplūdes ierīce savāc no liela laukuma un novirza uz paātrinošo cilindru. Konfuzora sašaurinājums atrodas elipses augšdaļā (punkts E). Aiz E punkta lejup pa straumi izvades ierīce ar paātrinošu cilindru kopā rada difuzora efektu gaisa plūsmai. Difuzora konfigurācija atbilst konfuzora konfigurācijai un nodrošina minimālo pretestību gaisa kustībai pastiprinātāja izejā. Plūsmas ātrums difuzorā samazinās un spiediens palielinās līdz atmosfēras spiedienam. Difuzora un konfuzora formas vai izmēra pārkāpums samazina vēja pastiprinātāja efektivitāti.

_n m m a = 40°; V_pov = 4 — ; V™^x = 20.52417160

x™	.4389	.5722	.7599	1.0178	1.3698	1.848	2.4961	2.7594
yfD	-.1541	-.159	-.1739	-.1971	-.2271	-.2626	-.3023	-.3163
x*B	-.4036	-.5449	-.739	-1.0018	-1.3576	-1.8388	-2.4892	-2.7532
y-AB	-.0058	-.0558	-.1057	-.1554	-.2052	-.2551	-.3048	-.3213

_Λ m m a = 40°; V_pov = 8-; V™™ = 20.524171 -

X™	.4332	.5576	.7368	.9872	1.3331	1.807	2.4524	2.7153
yfD	-.2149	-.2431	-.286	-.3413	-.4075	-.4829	-.5659	-.595
x*B	-.3451	-.4812	-.6697	-.9282	-1.2818	-1.7634	-2.4166	-2.6819
yAB	-.1121	-.1939	-.2811	-.3721	-.4657	-.5605	-.6556	-.6872

„ m m a = 40°; V_pov = 12-; V™^x = 20.524171 — s s

^CD	.416	.5289	.697	.9375	1.2754	1.7434	2.3852	2.6474
y™	-.2687	-.3191	-.388	-.4731	-.5728	-.6857	-.81	-.8537
^AB	-.2406	-.3596	-.5321	-.7796	-1.1291	-1.6135	-2.2749	-2.5439
yAB	-.2321	-.3457	-.4721	-.608	-.7499	-.8939	-1.0368	-1.084

_Λ m m a = 40°; V_pov = 16 - ; VJ™^X = 20.524171 —

X™	.3838	.4812	.6356	.8653	1.195	1.6574	2.29	2.5574
y™	-.3205	-.3938	-.4881	-.6008	-.7311	-.878	-1.0406	-1.098
x*B	-.0797	-.1637	-.3042	-.5297	-.8714	-1.3623	-2.0412	-2.3176
yAB	-.3451	-.483	-.6468	-.8329	-1.0333	-1.2376	-1.4379	-1.5029

„ m m a = 40°; V_pov = 20.524171 —; V™^x = 20.524171 — ^F s s

^CD X1	.2383	.3375	.4959	.7291	1.0613	1.5251	2.1648	2.4269
y^	-.4035	-.5063	-.6242	-.76	-.9162	-1.0942	-1.2937	-1.3648
x^B	.2381	.1906	.0892	-.1026	-.4274	-.9261	-1.6361	-1.9266
yAB	-.4036	-.5484	-.749	-1.0007	-1.2892	-1.591	-1.8837	-1.9767

.b Zīmējumā pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» uzplūdes leņķim a = 40° tika konstruētas turbīnas izejā un ieejā ierīces (sadalošās virsmas) reālā mērogā. Kā redzams no grafikiem, ievades un izvades ierīču forma ir atkarīga no elipsveida cilindra virsmas rotācijas ātruma (vpov). Šī forma nosaka, cik reizes pastiprinātājs palielina vēja ātrumu pie ieejas turbīnā un tāpēc - cik reizes palielinās turbīnas jauda. Cilindra virsmas kritiskais rotācijas ātrums ir atkarīgs no cilindra uzplūdes leņķa, un tas ir parādīts 10.b zīmējumā ar saīsinājumu vpovmax. Pie šī cilindra virsmas rotācijas ātruma stagnācijas līnijas uz cilindra virsmas sakrīt viena ar otru. Caur šo līniju paiet ieejas un izejas ierīču virsmas. Ar turpmāku cilindra virsmas rotācijas ātruma palielināšanu šī stagnācijas līnija tiek atdalīta no cilindra virsmas un tiek uzstādīta plūsmā.

_n rn m a = 60°; V = 4 — ; = 23.1990182 — s s

X™	.3818	.5285	.7261	.9913	1.3485	1.8308	2.4819	2.7461
V™	-.1659	-.1738	-.1924	-.22	-.2551	-.2961	-.3418	-.3578
X?B	-.3476	-.5021	-.7058	-.9757	-1.3366	-1.8217	-2.4751	-2.7399
yAB	-.0374	-.0843	-.1331	-.1837	-.2359	-.2894	-.3438	-.3621

„ m m a = 60°; V_pov =8 — ; = 23.1990182 — s s

^CD	.3738	.5092	.696	.9514	1.3008	1.772	2.4249	2.6885
y™	-.2437	-.2752	-.3232	-.3859	-.4614	-.5478	-.6429	-.6762
γ AB	-.2944	-.4405	-.6354	-.8976	-1.2534	-1.7364	-2.3908	-2.6567
yAB	-.1567	-.2321	-.3168	-.4093	-.5083	-.612	-.7183	-.7542

n ¹ ·¹ I it a = 60°; V = 12—; V’^^x = 23.1990182 —

S ^P s

v CD X1	.3547	.4759	.6485	.8909	1.229	1.6968	2.3388	2.6011
yBD	-.3081	-.3606	-.4351	-.5298	-.6429	-.7725	-.9161	-.9666
x.AB	-.2144	-.3414	-.5167	-.7621	-1.1063	-1.5844	-2.2402	-2.5078
yAB	-.2728	-.3737	-.4928	-.6282	-.7772	-.9354	-1.0986	-1.1535

n ¹¹¹ 111 a = 60°; V_pop = 16—; V™^x = 23.1990182 — s s

^CD	.3253	.4295	.5853	.8123	1.1372	1.5944	2.2289	2.4895
yfD	-.3627	-.4345	-.533	-.6566	-.8042	-.9742	-1.1642	-1.2314
γΑΒ Λ 1	-.1128	-.21	-.3543	-.572	-.8956	-1.3629	-2.0186	-2.2883
yAB	-.3704	-.4903	-.6394	-.8168	1.0189	-	.2385	-1.4669	-1.5437

α = 60°; V_pov = 23.1990182 -; V™^x = 23.1990182s s

^CD	.1704	.2511	.3888	.6002	.9104	1.3539	1.9769	2.2345
	-.4608	-.5667	-.7009	-.8659	-1.064	-1.296	-1.5608	-1.6558
X™	.1704	.1299	.0449	-.1127	-.3815	-.8091	-1.4493	-1.7199
yAB	-.4608	-.5923	-.7789	-1.0224	-1.3212	-1.6652	-2.0367	-2.1631

10.c zīmējuma uzpludes leņķim a = 60° tika konstruēti pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» uzplūdes leņķim a = 60° tika konstruēti izejā un ieejā ierīces (sadalošās virsmas) reālā mērogā. Kā redzams no grafikiem, ievades un izvades ierīču forma ir atkarīga no elipsveida cilindra virsmas rotācijas ātruma (vpov). Šī forma nosaka, cik reizes pastiprinātājs palielina vēja ātrumu un tāpēc - cik reizes palielinās turbīnas jauda. Cilindra virsmas kritiskais ātrums ir atkarīgs no cilindra uzplūdes leņķa, un tas ir parādīts 10.c zīmējumā ar saīsinājumu vpovmax. Pie šī cilindra virsmas ātruma stagnācijas līnijas uz cilindra virsmas sakrīt viena ar otru. Caur šo līniju paiet virsmas ieejas un izejas ierīču. Ar turpmāku cilindra virsmas ātruma palielināšanu šī stagnācijas līnija tiek atdalīta no cilindra virsmas un tiek uzstādīta plūsmā.

_ m m a = 80°; V_pov = 4 — ; V_p™^x = 24.789715-

^CD X1	.3359	.4933	.6989	. 9699	1.3316	1.8171	2.4708	2.7358
	-.1413	-.1605	-.1887	-.2245	-.2668	-.3142	-.3656	-.3834
X™	-.3217	-.4823	-.6904	-.9634	-1.3266	-1.8133	-2.4679	-2.7332
yAB	-.091	-.1254	-.1654	-.2102	-.2592	-.3116	-.3664	-.3851
„ m rn « = 80°; Vpw = 87; = 24.789715y

^CD	.3174	.4625	.656	.916	1.2689	1.7483	2.3987	2.6633
yfD	-.2397	-.2831	-.3426	-.4166	-.5032	-.6003	-.7057	-.7423
^AB	-.2858	-.4352	-.6319	-.8945	-1.2498	-1.7317	-2.3848	-2.6502
yAB	-.2061	-.2662	-.3396	-.425	-.5207	-.6247	-.7347	-.7723

„ m m n = 80°; Κ_ρομ = IZp ^= 24.789715^

	X™	.2871	.4152	.5913	.8351	1.1741	1.6431	2.2872	2.5505
y?D	-.3213	-.3857	-.4733	-.5825	-.7116	-.8579	-1.0181	-1.074
xfB	-.2344	-.3649	-.5419	-.7865	-1.1271	-1.5993	-2.2482	-2.5134
yAB	-.3069	-.3891	-.4931	-.6176	-.7603	-.918	-1.0865	-1.1444
	„ m m a = 80°; Vpov = 16y; Vp™x = 24.789715 y
	X™	.2474	.355	.5099	.7337	1.0548	1.5094	2.1436	2.4048
yBD	-.3871	-.4694	-.5845	-.7224	-.891	-1.0848	-1.2998	-1.3753
x^	-.1718	-.2774	-.4282	-.6479	-.9671	-1.4236	-2.0638	-2.3279
yAB	-.388	-.4878	-.6181	-.7784	-.967	-1.1797	-1.4102	-1.4899
a	= 80°; Κομ = 24.789715 —; = 24.789715 — ' ļJUL· p· v
	X™	.0609	.1252	.2414	.4282	.7134	1.1346	1.7411	1.995
yfD	-.4954	-.6089	-.7624	-.9583	-1.1993	-1.4855	-1.8135	-1.9311

γΑΒ	.0609	.0114	-.0846	-.2491	-.5143	-.9225	-1.5272	-1.7833
y/s	-.4954	-.6175	-.7887	-1.0118	-1.2887	-1.6171	-1.9887	-2.1201

10.d zīmējumā pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» uzplūdes leņķim a = 80° tika konstruēti izejā un ieejā ierīces reālā mērogā. Kā redzams no grafikiem, ievades un izvades ierīču forma ir atkarīga no elipsveida cilindra virsmas ātruma (vpov). Šī forma nosaka, cik reizes pastiprinātājs palielina vēja ātrumu un tāpēc - cik reizes palielinās turbīnas jauda. Cilindra virsmas kritiskais ātrums ir atkarīgs no cilindra uzplūdes leņķa, un tas ir parādīts 10.d Zīmējumā ar saīsinājumu vpovmax. Pie šī cilindra virsmas ātruma stagnācijas līnijas uz cilindra virsmas sakrīt viena ar otru. Caur šo līniju paiet ieejas un izejas ierīču virsmas. Ar turpmāku cilindra virsmas ātruma palielināšanu šī stagnācijas līnija tiek atdalīta no cilindra virsmas un tiek uzstādīta plūsmā.

Aprēķinam turbīnas ar pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi, ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu» jaudas procentuālā pieaugumu

- ^vpou J'

Aprēķini tika veikti dažādiem uzplūdes leņķiem, cilindra virsmas rotācijas ātrumiem un turbīnas rotora relatīvajiem diametriem pa formulām (23.9), (23.10) vai (23.11), (23.12) turbīnas rotora relatīvā diametra trīs vērtībām: — = 2 1,4 0,6. Turbīnas uzstādīšanas 2b koordinātas:

_R a²sin« _B b²cosa ^X«=- /2-2 ^12 ^{: y}- ⁼ 7- 2 '2 (23.24) v c² sin² a + b² \c² sin² a T b²

Plūsmas ātruma projekcijas ap elipsveida cilindru koordinātu sistēmā, kas saistīta ar vēju, tika aprēķinātas šādi:

= 7α ^{cos a} + 7α ^{sin a} ; 71 = -7α Sin ^a + 7α COS a. a - 20°

m V — vpov-	4	4	4	8	8	8	12	12	12
D2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	192	253	439	337	445	773	523	697	1223
m V — ^pov	16		6	16	17.8436	17.8436	17.8436
D/2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	773	1016	1800	880	1188	2123

10.e zīmējuma paradīts, par cik procentiem palielinās turbīnas (ar pastiprinātāju) jauda, salīdzinot ar šīs turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, ja turbīna bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0.4, tad, ja ^/2^ = -6 un vpov = 17.2 m/s, šī turbīna ar attiecīgo pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: 4*21 = 8.4! No 10.e Zīmējuma izriet, ka turbīnas ar pastiprinātāju efektivitāte ir atkarīga no cilindra virsmas rotācijas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra J^a /^h ^{= un =} .2mjs turbīnas jauda palielinās par 2000%, ja ^D/_2h = 2 un V_pov = 17.2m/s turbīnas jauda palielinās par 800%.

a = 40°

* pov	4	4	4	8	8	8	12	12	12
D2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp %	207	279	518	341	459	854	508	690	1293
v * pov	16	16	16	20.524	20.524	20.524
EV2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp %	714	977	185 0	997	1377	2639

10.f Zīmējuma paradīts, par cik procentiem palielinās turbīnas (ar pastiprinātāju) jauda, salīdzinot ar šo turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, ja turbīna bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0.4, tad, ja ^/2/, — -6 ^un vpov = 20.5 m/s, šī turbīna ar attiecīgo pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: .4*27.5 = 11! No 10.f Zīmējuma izriet, ka turbīnas ar pastiprinātāju efektivitāte ir atkarīga no cilindra virsmas rotācijas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra Ja ^{= un} ^p°^{v =} 20-5m/s turbīnas jauda palielinās par 2650%, ja = 2 un I^_O1, = 20.5m/s turbīnas jauda palielinās par 1000%.

« = 60°

Vpov, m/s	4	4	4	8	8	8	12	12	12
D2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	225	310	613	349	481	953	501	695	1388
Vpov, m/s	16	16	16	23.2	23.2	23.2
I>2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	684	955	1840	1100	1557	3200

10.g zīmējuma paradīts, par cik procentiem palielinās turbīnas (ar pastiprinātāju) jauda, salīdzinot ar šo turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, ja turbīna bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0.4, tad, ja = .6 un vpov = 23 m/s, šī turbīna ar attiecīgo pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: 4*33 = 13.2!! No 10.g zīmējuma izriet, ka turbīnas ar pastiprinātāju efektivitāte ir atkarīga no cilindra virsmas rotācijas ātruma un turbīnas rotora relatīva diametra Ja ^D/_2h = .6 un V_pov = 23m/s turbīnas jauda palielinās par 3200%, ja = 2 n V_pov = 23zn/sturbīnasjaudapalielināspar 1100%.

a = 80°

Vpov, m/s	4	4	4	8	8	8	12	12	12
D2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	23 7	331	679	355	497	1023	498	701	1455
Vpov, m/s	16	16	16	24.7 9	24.79	24.79
Ek2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	66 9	947	1987	1152	1655	3552

10.h zīmējuma paradīts, par cik procentiem palielinās turbīnas (ar pastiprinātāju) jauda, salīdzinot ar šo turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, ja turbīna bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0.4, tad, ja ^D/2h = .6 un vpov = 24.77 m/s, šī turbīna ar attiecīgo pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: 4*36 = 14.4!! No 10.h Zīmējuma izriet, ka turbīnas ar pastiprinātāju efektivitāte ir atkarīga no cilindra virsmas rotācijas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra Ja ^D/2b = .6 un V_pop = tad turbīnas jauda palielinās par 3600%, ja ^D/_2ļ) = 2 h V_pov = tad turbīnas jauda palielinās par 1200%. [024] Ierīce « Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

Pastiprinātāja uzstādīšana ar turbīnu ir parādīta 11. zīmējumā. 11. zīmējumā arī parādīts: 8 virzošie veltnīši, kuri veido elipsveida cilindra kustīgo ārējo virsmu; 9 — nospriegojuma veltnītis; 10 — dzenošie veltnīši (vadveltnīši); 1 — elipsveida cilindra kustīgā virsma (gumijas lente); 11 - piloni, uz kuriem ir uzstādīts cilindra kustīgās ārējās virsmas piedziņas mehānisms, 3 - vējš; BA- ieejas ierīce; CD - izejas ierīce; 2 - turbīna. Sadalošās virsmas brīva plūsma ir parādītas 11. Zīmējuma ar BA un CD virsmām. Ta ka potenciāla plūsma neplūst caur sadalošajām virsmām, tāpēc tās virsmas var aizstāt ar cietām necaurlaidīgām virsmām, nepārkāpjot gaisa kustības likumus caur vēja pastiprinātāju. Citiem vārdiem sakot, tiek pētīts cilindrs netālu no cieta ekrāna BACD, kas atrodas potenciālajā plūsmā. Šajā darbības režīmā uz cilindra virsmu atrodas viena stagnācijas līnija, kas iet caur punktu A = C paralēli cilindra simetrijas asīm. Stagnācijas līnijas koordinātas nosaka cilindra uzplūdes leņķis. Katram uzplūdes leņķim atbilst cilindra virsmas rotācijas ātrums, pie kura pastiprinātājam ir tāda forma, kā parādīta 11. zīmējumā. Kad tiek mainīts cilindra virsmas rotācijas ātrums, pastiprinātājam ir nepieciešama ievades un izvades ierīces cita konfigurācija. Šis ātrums atbilst noteiktam elipsveida cilindra stāvoklim. Virsmas rotācijas ātruma palielināšana noved pie tā, ka stagnācijas līnija nonāk plūsmā un mainās pastiprinātāja konfigurācija. Svītru līnija 11. zīmējumā ir virsma, kas veido gaisa plūsmu caur pastiprinātāju. Šīs virsmas konfigurācija precīzi atbilst nepieciešamajai gaisa plūsmai, lai sasniegtu vēlamo turbīnas jaudu. Ievades un izvades ierīces ar elipsveida cilindru kopā atmosfēras vēja plūsmā pie zemes virsmas rada konfuzora - difuzora efektu. Šā efekta pakāpi var mainīt plašās robežās. Tā ir atkarīga no cilindra virsmas rotācijas ātruma un uzplūdes leņķa. Konkrētam elipsveida cilindram, uzplūdes leņķim un cilindra virsmas rotācijas ātrumam ievades un izvades ierīču konfigurācijas tiek noteiktas, lai sasniegtu maksimālo konfuzoru efektu šiem pastiprinātājiem.

Lai iegūtu šā pastiprinātāja komplekso potenciālu ( ζ plaknē), ir nepieciešams pievieno nekustīgā apļveida cilindra (19.1.) komplekso potenciālu pie eliptiskā virpuļa (20.6.) komplekso potenciāla:

W«) = ^Win—^e~^ia * Ιηζ * i (23.1) ķ s /

Cilindra virsmas rotācijas ātrumu nosaka ar izteiksmi (23.16):

V™°^x = wind ^aV«^{2 sin2} « + b² cos² a (23.16)

Ievietojot (23.16) uz (23.1) vienādojumu, iegūstam apļveida cilindra komplekso potenciālu (ζ plaknē) ar uzplūdes leņķi eliptiskā virpuļa (20.8) laukā:

wind ( r² .\ a + b r———----- —, , τ? , = 2 ~V^{e +} ) ^{+ wind}—-j—J(c²sui^{2 a +} & )(^{c sin} Ί + ^b )^{+ ln}$ n (24.1)

Pārveidojam izteiksmi (24.1), izmantojot Žukovska transformāciju (18.2). Mēs iegūstam komplekso potenciālu (z plaknē) elipsveida cilindra ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu:

wind / IV(z) = —— (e M \

-la + b . e^ia z² — c² + wind—_r ab d (24.2) yj(c² sin² a + h²)(c² sin² z² — c²

Lai iegutu plūsmas potenciālu un strāvās funkciju, mes pārveidojam vienādojumu (24.2), izmantojot šādu transformāciju:

x + iy = c * c/i(( 3- iņ) = c * ch/ζ)

Pēc tām mēs atrodam no (24.2) imagināro un reālo komponentes. Tā rezultātā potenciāls un strāvas funkcija ir šādas:

cwind ( _f __fa + b\ a + b ,---------------------------φ = —~— e* + e '---- }cos(n - a) - wind—:—J(c² sin² a 3- b²)(c²sin² η + b²) k a - bj ab * η

Ψ cwind/ _f ,a + b\ a + b >---------------------------= —-— e' - e '---_r }sin(n - a) + wind—_;—J(c² sin² a + b²)(c² sin² η + b²) \ a - bj ab * ln(ce9 (24.3)

Lai noteiktu ātrumus ap pastiprinātāju, mes iegūstam no (24.2) komplekso ātrumu:

dW(z) dz wund Γ / z \ a-\- b . f z

L \ Vz² — C²/ a — b \ Vz² — c² wīnd ^(.c² sin² a + b²)(c² sin² η 3- b²) x/z² — c² (24.4)

Lai noteiktu ātruma projekcijas, mes pārveidojām vienādojumu (24.2), izmantojot šādu transformāciju:

x 3- iy = c + ch/ξ 3- tņ) = c + c/i«)

Pec pārejās uz eliptiskajam koordinātām mes atrodam no (24.4) imagināro un reālo komponentes. Ta rezultātā ātrumā projekcijas ir šadas:

wund(z _f a + b\a —-— 3--- cosa - 2e^----cos{2n - a)

D L\ a — b]a-b

2wind -J(c² sin² a + b^C^sin² η + b²) ⁺cD + 1)ςίηη; (24.5) wund\( .. a + b\b —~— —e^ 3--_r sin a 3- 2e²ⁱ----sin(2n — tr)

D Lk a- bj a-b

2wind sin² a + b²)(c²sin² η 3- b²)

- 1) cos η ; (24.6)

Vai cita līdzvērtīga forma:

V_xa wund\/ e⁴^—1\2e

---r « — b---— cos a — a sin 2ņ * sin a a - b D JD

2wind ^(c² sin² a + b²)(c² sin² η + b²) + l)sinņ; (24.7) wund / e⁴^ — 1λ2e

V_ya =--— I b — a ——— I sin a + b sin 2η * cos a

2wind \j(c² sin² a + b²)(c²sin² η + b²) ēb ^e^^{e f}

- 1) cos η; (24.8)

Noteiksim stagnācijas līnijas koordinātās plūsma ap pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu».

Pielīdzinām izteiksmes (24.5) un (24.6) nullei, iegūstam vienādojumus stagnācijas līnijas koordinātas noteikšanai:

wnnd wund

4---ļ cosa — 2e²^----cos(2n — a) a- b) a - b

2wind ^a J(c² sin² a + b²)(c²sin² η + b²) 4--—------------------------------+ 1) sin η = 0 —e⁴^ 4--:-Jsina + 2e²^----sin(2n — a) a — bj a - b

2wind^-X^- J{c² sin² a + b²)(c²sin² η 4- b²)

4--------οώ_1_-------------------¹----(_ef(_e2f _^_{cosī] =} q

Šai pastiprinātāja versijai plūsma var apstaties tikai uz cilindra virsmu. Uz cilindra virsmu:

Tapec vienādojumi stagnācijas līnijas koordinātu noteikšanai bus šādi:

a 4- b wind * sin(ņ — rr) * (a + b) + wind—— ab y/(c² sin² a 4- b²)(c² sin² η + b²) = 0;

wind * sinQ] — a) * (n + b) + wind a + b ab y/(c² sin² a + b²)(c² sin² η + b²) = 0;

Tādējādi abi vienādojumi (24.5) un (24.6) dod vienādu vienādojumu eliptiskā parametra η noteikšanai uz stagnācijas līnijām: sin(a — ņ) a + b r—--------- = —:—Jc² sin² a + b²; (24.9)

y]c² sin² η + b^{2 a}b

No (24.9) mēs varam iegūt šādu vienādojumu:

b² tanņ =--₅; (24.10) α^Δ tana

Stagnācijas līnijas b2 Γ —1 u η — — tan ----- a2 ta n a	C	eliptiskā (24.11)	koordināta
Stagnācijas līnijas b2 A —1 η = —tan ----a2 tan a	A	eliptiskā (24.12)	koordināta

Aprēķinām pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» stagnācijas līnijas koordinātas.

Stagnācijas līniju koordinātas aprēķinātas pa formulai (24.10), pēc tam izmantojam formulas: x_a = acosq·, y_a - b sin η; Xļ = x_a cos a+y_a šina·, y_t = -x_a šina + y_a cos a.

Šo aprēķinu rezultāti ir paradīti koordinātu sistēma x_ly₁, kura saistīta ar vēju:

a°	0	20	40	60	80
ļA=C	0	.2095	.2383	.1704	.0609
yA=c	-.3333	-.3507	-.4035	-.4608	-.495

Noteiksim sadalošas virsmas vienādojumu straume, kas plūst ap pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» (V = v^,nax}

Balstoties uz (24.3), strāvas virsmas saimes vienādojums būs šāds:

cwind( _f a + b\ a + b ,-------------------------—-— e* — e '---- ]sin(n - a) + wind—-—J (c² sin² a + h²)(c² sin² η + b²) \ a — bj ab * In(ce^) = Const (24.13)

Stagnācijas līnijas atrodas uz cilindra virsmu. Lai noteiktu patvaļīgo konstanti, izmantojam izteiksmi:

a + b £ ⁼ 5^In---h' a — b

To veicot, mēs iegūstam:

Const = wind a + b ab (c² sin² a + b²)(c² sin² η 4- b²) * ln(a + b) (24.14)

Tāpēc sadalošas virsmas vienādojumi bus šādi:

cwind / _f __ta+b\ a + b ,------------------------—-— e* - e ^<---- sin(q - a) + wind—— J(c² sin² a + b²)(c² sin² ņ + b²) \ a — b/ ab / ce^ λ * In ----- = 0 \a + b ļ (24.15)

Vai:

sin(q -a) _ 2 līTb * Vc² sin² a + b² * ln

Jc² sin² η + b² ab Ja — b _βξ _ _e-ļ ^a + ^b a — b

Apzīmēsim:

^si^a + b² Tlnļ^j yļ —____ ļ_________________________________________Ϊ_________L· .

¹ ab Ja- b r ^a + b a — b

Tad sadalošās virsmas vienādojumus var tan η sin a cos a ±Aļ Ja² sin² a + b² cos² a — a²b²A[ cos² a — A²a² (24.16) (24.17) uzrakstīt šādi:

(24.18)

Mīnusa zīme tiek izmantota, aprēķinot virsmas CD koordinātās (CD līnija). Ieejas sadalošajai virsmai - plus zīme (AB līnija).

sadalošajai virsmai:

„_n , sin acos a q^CD - tan ¹---------' a² sin² a + b² cos² a — a²b²A² cos² a — A,a² sadalošajai (24.19) virsmai:

„„ , sin a cos a + Ai Ja² sin² a + b² cos² a — a²b² η^ΑΒ = tan’¹-------------¹ cos¹ a — Afcr (24.20)

Formula (24.18) nav piemērota, lai noteiktu starta līnijas sadalošajai virsmai. Tas ir saistīts ar faktu, ka stagnācijas līnija atrodas uz cilindra virsmas, un šajos punktos vērtība nav definēta. Tāpēc, lai noteiktu sadalošās virsmas starta līnijas koordinātu (kad ξ = ^ln^^), ir jaapreķina šada robeža:

lim__A_{1 f} ļa+b e<—> !---r \ a-b lim_— f !a+b ab

--r a—b _{a + b} Jc²sin²a + b²*ln(^ ab a + b Vc² sin² a + b² vc² sin² a + b² lim — ---- *----------—īf’TtT' ab Ja — b _f . <a + b - I—tt N + e '----r n¹ a-b a — b (24.21)

Ja aizstājam A_r robežvērtību (24.19) un (24.20) izteiksmēs, tad iegūstam (24.11) un (24.12) izteiksmes. Tas nozīmē, ka vienīgā kopējā stagnācijas līnija sakrīt ar sadalošo virsmu starta līnijām. Šo starta līniju eliptisko koordinātu aprēķina pēc formulas:

b² ca ₌ ab = _ _tan-i ----- (24.22) tan a

Ja cietās virsmas gaisa ieplūdei un izplūdei tiek veidotas, izmantojot formulas (24.19) un (24.20) un ir savienotas ar paātrinošu cilindru, tad šī konstrukcija rada konfuzora un difuzora efektu brīvā gaisa plūsmā (Venturi efekts atklātā plūsmā). Šis dizains savāc vēju no lielas teritorijas, palielinās šo gaisa tilpuma ātrumu turbīnas priekšā. Attiecīgajam pastiprinātājam šā efekta pakāpi ir augstāka nekā visiem iepriekšējiem pastiprinātājiem.

Pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» sadalošās virsmas koordinātu aprēķināšanas rezultāti (V_pov = V_Pov^X) būs šādi. Aprēķini tika veikti pa formulām (24.19), (24.20) un (24.22).

a = 15 m; b = 10m; wind = 10—. s a = 20°

^CD	.2095	.3372	.5211	.7773	1.1299	1.6114	2.2653	2.5313
yfD	-.3507	-.464	-.5782	-.6966	-.8232	-.9605	-1.1093	-1.1614
γΑΒ	.2095	.1155	-.0571	-.3365	-.7418	-1.2902	-2.0112	-2.298
yAB	-.3507	-.5132	-.7129	-.9268	-1.1329	-1.3204	-1.4905	-1.5444

l.a Zīmējumā uzplūdes leņķim a = 20° pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» izejas un ieejas sadalošās virsmas ir attēlotas reālajā skalā un relatīvajās koordinātās. Kritiskais ātrums vpovmax = 17,84 m/s. Praktiski realizējot pastiprinātāja dizainu, ievades un izvades ierīču projektēšana un izgatavošana balstās uz sadalošās virsmas koordinātas aprēķināšanu. Aprēķina metode ir dota šī izgudrojuma aprakstā. Atkārtošana šo aprēķinu rezultātu reālajās konstrukcijās nodrošina augstu turbīnas efektivitāti kopā ar pastiprinātāju. Cilindra virsmas kritiskais rotācijas ātrums ir atkarīgs no cilindra uzplūdes leņķa. Šajā pastiprinātājā uz cilindra virsmas atrodas viena plūsmas stagnācijas līnija. Ievades un izvades ierīču virsmas sākas šajā līnijā un turpinās dažādos virzienos. Ar turpmāku cilindra virsmas ātruma palielināšanu šī stagnācijas līnija tiek atdalīta no cilindra virsmas un tiek uzstādīta plūsmā. Optimālās plūsmas caur pastiprinātāju praktiskai realizācijai jāaprēķina sadalošās virsmas koordinātas, un no šīm koordinātām jāizveido cietas necaurlaidīgas virsmas (gaisa ieplūdes un izplūdes ierīces). Pēc tam uzstādiet šīs virsmas ar elipsveida cilindru un ar turbīnu kopā. Šis dizains ļauj praktiski ieviest ātruma lauku, kas ir identiskais ar teorētisko ātruma sadalījumu ap cilindru. Tas izriet no fakta, ka konstruētās ieejas un izejas virsmas ir sadalošās virsmas plūsmā ap elipsveida cilindru, ja nav zemes ekrāna. Šīs ierīces kopā ar paātrinošo cilindru rada konfuzora un difuzora efektu brīvā vēja plūsmā zemes virsmas tuvumā. Šā efekta pakāpi nosaka pastiprinātāja efektivitāti. Tā kā cilindra virsmas rotācijas ātrums šajā pastiprinātājā ir kritiskais, paātrinošā cilindra caurlaidspēja ir fiksētā. Tāpēc arī ievades un izvades ierīču konfigurācijas ir fiksētās. Tāpēc pastiprinātājs darbojas ar nemainīgo efektivitāti, kas tiek noteikta ar vēja ātrumu, ka ari paātrinošā cilindra izmēriem un formām.

a = 40°

^CD X1	.2381	.3375	.4959	.7291	1.0613	1.5251	2.1648	2.4269
yfD	-.4036	-.5063	-.6242	-.76	-.9162	-1.0942	-1.2937	-1.3648
γΑΒ X1	.2381	.1906	.0892	-.1026	-.4274	-.9261	-1.6361	-1.9266
yAB	-.4036	-.5484	-.749	-1.0007	-1.2892	-1.591	-1.8837	-1.9767

l.b Zīmējumā uzplūdes leņķim a = 40° pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» izejas un ieejas sadalošās virsmas šķērsgriezumi ir attēloti reālajā skalā un relatīvajās koordinātās. Kritiskais ātrums vpovmax = 20.52 m/s. Cilindra virsmas kritiskais rotācijas ātrums ir atkarīgs no cilindra uzplūdes leņķa.

a = 60°

yCD X1	.1704	.2511	.3888	.6002	.9104	1.3539	1.9769	2.2345
yfD	-.4608	-.5667	-.7009	-.8659	-1.064	-1.296	-1.5608	-1.6558
XAB	.1704	.1299	.0449	-.1127	-.3815	-.8091	-1.4493	-1.7199
yAB	-.4608	-.5923	-.7789	-1.0224	-1.3212	-1.6652	-2.0367	-2.1631

ll.c Zīmējumā uzplūdes leņķim a = 60° pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi, ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» izejas un ieejas sadalošās virsmas šķērsgriezumi ir attēloti reālajā skalā un relatīvajās koordinātās. Kritiskais ātrums vpovmax = 23.2 m/s.

a = 80°

r; CD Λ	.0609	.1252	.2414	.4282	.7134	1.1346	1.7411	1.995
yfD	-.4954	-.6089	-.7624	-.9583	-1.1993	-1.4855	-1.8135	-1.9311
γΑΒ X1	.0609	.0114	-.0846	-.2491	-.5143	-.9225	-1.5272	-1.7833
yAB	-.4954	-.6175	-.7887	-1.0118	-1.2887	-1.6171	-1.9887	-2.1201

l.d Zīmējumā uzplūdes leņķim a = 80° pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi, ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» izejas un ieejas sadalošās virsmas šķērsgriezumi ir attēloti reālajā skalā un relatīvajās koordinātās. Kritiskais ātrums νροντηαχ = 24.79 m/s.

.e Zīmējumā parādīta elipsveida cilindra ārējās virsmas kritiskā rotācijas ātruma atkarība no uzplūdes leņķa. Šo ātrumu raksturo ar to, ka divas plūsmas stagnācijas līnijas saplūst vienā stagnācijas līnijā uz cilindra virsmas. Tas noved pie tā, ka no visiem pastiprinātājiem veida Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar subkritisko ārējās virsmas rotācijas ātrumu šī konfigurācija ļauj izmantot maksimālo gaisa daudzumu, lai paātrinātu plūsmu turbīnas priekšā. Citiem vārdiem sakot, konfuzora un difuzora efekta pakāpi ir maksimālā.

Aprēķinam turbīnas, kas uzstādīta kopā ar pastiprinātāju Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu jaudas procentuālā pieaugumu (Vpov — Vp^· Aprēķini tika veikti dažādiem uzplūdes leņķiem un turbīnas rotora relatīvajiem diametriem.

a°	20	20	20	40	40	40	60	60	60	80	80	80
D/2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	880	1188	2123	997	1377	2639	1100	1557	3200	1152	1655	3552

n/ _ turbīnas jauda ar pastiprinātāju-turbīnas jauda bez pastiprinātāja .

uvp, 70 — ------------------------;-------------;--;----;----------------- 100%:

turbīnas jauda bez pastiprinātāja

l.f Zīmējumā atkarībā no uzplūdes leņķa, parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta kopā ar pastiprinātāju Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu, salīdzinot ar šīs turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, ja turbīna bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0,4, ja D/2h = -6 un α = 80° (V_p ⁿ™^x = 24.77m/s), tad šī turbīna ar pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: .4*36- 14.4!! No 11 .f Zīmējuma izriet, ka turbīnas ar pastiprinātāju efektivitāte ir atkarīga no uzplūdes leņķa, cilindra virsmas rotācijas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra Ja ⁼ -6 ^un V_pov = 24.77 p tad turbīnas jauda palielinās par 3600%, ja ļ_2b — 2 un V_poir = 24.77 p tad turbīnas jauda palielinās par 1200%.

[024] Ierīce « Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

Pastiprinātāja uzstādīšana ar turbīnu ir parādīta 11. zīmējumā. 11. zīmējumā arī parādīts: 8 — virzošie veltnīši, kuri veido elipsveida cilindra kustīgo ārējo virsmu; 9 — nospriegojuma veltnītis; 10 - dzenošie veltnīši (vadveltnīši); 1 - elipsveida cilindra kustīgā virsma (gumijas lente); 11 — piloni, uz kuriem ir uzstādīts cilindra kustīgās ārējās virsmas piedziņas mehānisms, 3 - vējš; BA- ieejas ierīce; CD - izejas ierīce; 2 - turbīna. Sadalošās virsmas brīvā plūsmā ir parādītas 11. zīmējumā ar BA un CD virsmām. Tā kā potenciālā plūsma neplūst caur sadalošajām virsmām, tāpēc tās virsmas var aizstāt ar cietām necaurlaidīgām virsmām, nepārkāpjot gaisa kustības likumus caur vēja pastiprinātāju. Citiem vārdiem sakot, tiek pētīts cilindrs netālu no cieta ekrāna BACD, kas atrodas potenciālajā plūsmā. Šajā darbības režīmā uz cilindra virsmu atrodas viena stagnācijas līnija, kas iet caur punktu A = C paralēli cilindra simetrijas asīm. Stagnācijas līnijas koordinātas nosaka cilindra uzplūdes leņķis. Katram uzplūdes leņķim atbilst cilindra virsmas rotācijas ātrums, pie kura pastiprinātājam ir tāda forma, kā parādīta 11. zīmējumā. Kad tiek mainīts cilindra virsmas rotācijas ātrums, pastiprinātājam ir nepieciešama ievades un izvades ierīces cita konfigurācija. Šis ātrums atbilst noteiktam elipsveida cilindra stāvoklim. Virsmas rotācijas ātruma palielināšana noved pie tā, ka stagnācijas līnija nonāk plūsmā un mainās pastiprinātāja konfigurācija. Svītru līnija 11. zīmējumā ir virsma, kas veido gaisa plūsmu caur pastiprinātāju. Šīs virsmas konfigurācija precīzi atbilst nepieciešamajai gaisa plūsmai, lai sasniegtu vēlamo turbīnas jaudu. Ievades un izvades ierīces ar elipsveida cilindru kopā atmosfēras vēja plūsmā pie zemes virsmas rada konfuzora - difuzora efektu. Šā efekta pakāpi var mainīt plašās robežās. Tā ir atkarīga no cilindra virsmas rotācijas ātruma un uzplūdes leņķa. Konkrētam elipsveida cilindram, uzplūdes leņķim un cilindra virsmas rotācijas ātrumam ievades un izvades ierīču konfigurācijas tiek noteiktas, lai sasniegtu maksimālo konfuzoru efektu šiem pastiprinātājiem.

Lai iegūtu šā pastiprinātāja komplekso potenciālu ( ζ plaknē), ir nepieciešams pievieno nekustīgā apļveida cilindra (19.1.) komplekso potenciālu pie eliptiskā virpuļa (20.6.) komplekso potenciāla:

wind / \

_r2 . \ _t_____________________ + V_poi,Vc² sin² η + b² ♦ Ιηζ * i (23.1)

Cilindra virsmas rotācijas ātrumu nosaka ar izteiksmi (23.16):

K™¹ = wind—:—Ja² sin² a + b² cos² a ^p ab (23.16)

Ievietojot (23.16) uz (23.1) vienādojumu, iegūstam apļveida cilindra komplekso potenciālu (ζ plakne) ar uzpludes leņķi eliptiskā virpuļa (20.8) lauka:

W«) = ^ζ€~^ια + — T vvind—y(c² sin² a + b²)(c² sin² η + b²) + Ιηζ *t (24.1)

Pārveidojam izteiksmi (24.1), izmantojot Žukovska transformāciju (18.2). Mēs iegūstam komplekso potenciālu (z plaknē) elipsveida cilindra ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas „ wind / griežas a + b . \ / ar kritisko ātrumu:

-ia + wind—ab + i (24.2) y^!(c² sin² a + b²)(c² sin² η + b²) * In (z + _y[z²

Lai iegutu plūsmas potenciālu un strāvās funkciju, mes pārveidojām vienādojumu (24.2), izmantojot šādu transformāciju:

x + iy = c + τ/ι(ξ + ΐη) = c * ch(ļ)

Pēc tām mēs atrodam no (24.2) imagināro un reālo komponentes. Tā rezultātā potenciāls un strāvas funkcija ir šādas:

cwind/ _f __fa + b\ aib ,---------------------—

Φ = —-- e' + e '---- cos(r/ - a) - wind—-—J(c² sin² a + b²)(c²sin² η + b²) \ a - bj ab ^y * η

Ψ cwind( _f __fa+b\ , a + b ,------------------------= —τ— e' - e '---- }sin(n - a) + wind—_;—J(c² sin² a + b²)(c² sin² ņ + b²) \ a — bj ab * In(ce9 (24.3)

Lai noteiktu ātrumus ap pastiprinātāju, mes iegūstam no (24.2) komplekso ātrumu:

dW(z) dz wund r _

Γ . , a + b wind —ī— ab z \ α + b . / z = +--_re^ia 1 =

- c²/ a — b \ ,/ΤΤ:

Jdc² sin² a + b²)(c² sin² η + b²) i;

(24.4)

Lai noteiktu ātrumā projekcijas, mes pārveidojām vienādojumu (24.2), izmantojot šādu transformāciju:

x + iy = c * ch^ + iņ) = c * ch^j

Pec pārejās uz eliptiskajam koordinātām mes atrodam no (24.4) imagināro un reālo komponentes. Tā rezultātā ātruma projekcijas ir šādas:

wund\( ._r a + b\ a

V_va = —-— [ -I--- cos a - 2e²'-----cos(2n - a)

D L\ a — bļ a — b

2wind ^/(c² sin² a + b²)(c²sin² η + b²) +------------------4-----------------eUe²⁽ cD ^v + l)sinņ; (24.5)

Ķ’a

Vai wund[7 a + b\ b „ -e⁴< H--- sin a + 2e²<----sin(2n - a)

D L\ a - bj a — b

2wind ^a>](.c² sin² a + b²)(c²sin² η + b²) — 1) cos η ; (24.6) citā līdzvērtīgā forma:

wnndī/ e⁴^—1\ 2e²^

---r \ ^a ~ b —-— cos a - a —— sin 2n * sin a a - b D ) D

2wind ^ayļ(c² sin² a 4 b²)(c²sin² η + b²) +------------------------------------_ef(e« + l)sinņ; (24.7)

V ^vya wund / e⁴^ — 1λ 2e²^

----- b — a------ sin a + b ——— sin 2η * cos a a - b D J D

2wind ^(c² sin² a + b²)(c²sin² η + b²) e^(e^2f — 1) cos η; (24.8)

Noteiksim stagnācijas līnijas koordinātās plūsma ap pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzpludes leņķi un ar kustīgo arejo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu».

Pielīdzinām izteiksmes (24.5) un (24.6) nullei, iegūstam vienādojumus stagnācijas līnijas koordinātās noteikšanai:

a + b\ of ^a _r s

----- ļ cos a — 2e '----- cos{2n — a) a — b/ a — b wund +

2wind^-^-^{c² sin² a + b²Xc²sin² η + b²) +-------—-----------------------------e^(e²^ + 1) sin η = 0 wnnd —e⁴^ 4--_r)sina + 2e²^---— sin(2p — a) a — b/ a - b

2wind^r^-^{c² sin² a + b²yc²sin² η + b²)

4--—----------------------------— 1) cos η = 0

Šai pastiprinātāja versijai plūsma var apstaties tikai uz cilindra virsmu. Uz cilindra virsmu:

a + b < = _?ln---ī· a — b

Tāpēc vienādojumi stagnācijas līnijas koordinātu noteikšanai būs šādi:

wind * sin(n — a) * (a + b) + wind—J(c² sin² a + b²)(c² sin² η 4- b²} = 0;

ab ^¥ wind * sin(n - a) * (a + b) + wind—;—J(c² sin² a + b²)(c² sin² η + b²') = 0;

ab

Tādējādi abi vienādojumi (24.5) un (24.6) dod vienādu vienādojumu eliptiskā parametra η noteikšanai uz stagnācijas līnijām:

sin(a — η) a Jc2 sin2 η 4- b2	+ / 2 -2 ——dc2 sin2 ab	a + b2;	(24.9)
No (24.9) b2 tan η =--=-----; a2 tan a	mēs	varam (24.10)	iegūt	šādu vienādojumu:
Stagnācijas līnijas c -i η = - tan ----- a2 tan a	C	eliptiskā (24.11)	koordinātā	ir:
Stagnācijas b2 Ā —1 n = tan , a2 tan	līnijas a	A eliptiska (24.12)	koordināta	ir:

Aprēķinam pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzpludes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» stagnācijas līnijas koordinātes.

Stagnācijas līniju koordinātas aprēķinātas pa formulai (24.10), pēc tam izmantojam formulas: x_a = acosq; y_a = bsinq; Xļ = x_acos a + y_a šina-, = -x_asin a + y_a cos a.

Šo aprēķinu rezultāti ir paradīti koordinātu sistēma χ^, kura saistīta ar vēju:

a°	0	20	40	60	80
yA=C	0	.2095	.2383	.1704	.0609
yA=c	-.3333	-.3507	-.4035	-.4608	-.495

Noteiksim sadalošas virsmas vienādojumu straume, kas plūst ap pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» (V =

Balstoties uz (24.3), strāvas virsmas saimes vienādojums būs šāds: cwind ( _{t f}a + b\ a + b ___________________________ —3— ^{- e} *---ī - «) + wind—— J(c²sin² a + b²)(c² sin² η + b²} \ a — b/ ab ' * ln(ce^f) = Const (24.13)

Stagnācijas līnijas atrodas uz cilindra virsmu. Lai noteiktu patvaļīgo konstanti, izmantojam izteiksmi:

a + b = — In----- a — b

To veicot, mēs iegūstam:

a + b .--------------------_:--------------------Const = wind—— y(c² sin² a + b²)^ sin² η + b²) * ln(a + b) (24.14)

Tapec	sadalošas virsmas vienādojumi būs šādi:
c wind .	f f fa+bx a + b ,--------------------------
2 ’	g' e \sin(+ a) + wind—~J(c2 sin2 a + b2Xc2 sin2 η + b2>) k a - bj ab i ce^ \ * ln ,,=° (24.15) \a + bj v 7

Vai:

5ΐη(η - a) 2 ļa + b sin² a + b² * ^c² sin² η + b² ab a — b _β-ξ ° + b a — b (24.16)

Apzīmēsim:

^—r ab _n + h Vc² sin² a + b² * In , ^a+ ⁰ \a + b

-------- + ---------------------------------2--------ī __fa + b e+ — e s----r a — b (24.17)

Tad sadalošas virsmas vienādojumus var uzrakstīt šādi:

tanņ sin a cos a + Aļa² sin² a + b² cos² a — a²b²A² _Q> cos^ a — A^a^·

Mīnusa zīme tiek izmantota, aprēķinot virsmas CD koordinātas (CD līnija). Ieejas sadalošajai virsmai - plus zīme (AB līnija).

Izejas sadalošajai = tan ¹ sin a cos a — A_ly/a² sin² a + b² cos² a — a²b²A² cos² a — A²a²

Ieejas sadalošajai η^ΑΒ = tan ¹ sin a cos a + A_ly/a² sin² a + b² cos² a — a²b²A[ cos² a — A^a² virsmai:

(24.19) virsmai:

(24.20)

Formula (24.18) nav piemērota, lai noteiktu starta līnijas sadalošajai virsmai. Tas ir saistīts ar faktu, ka stagnācijas līnija atrodas uz cilindra virsmas, un šajos punktos vērtība Ai nav definēta. Tāpēc, lai noteiktu sadalošās virsmas starta līnijas koordinātu (kad ξ = ir jaapreķina šada robeža:

lini__Aļ \i a-b lim_ r >^a+b

0S—* I----\a-b a + b ab J a- b \c² sin² a + b² + In

a + b Vc² sin² a + b² Vc² sin² a + b² lim — ---_r +---------—t~ =----------i^babJa-b _{ξ ξ}α + ύ ab (24.21)

Ja aizstājam A, robežvērtību (24.19) un (24.20) izteiksmēs, tad iegūstam (24.11) un (24.12) izteiksmes. Tas nozīmē, ka vienīgā kopējā stagnācijas līnija sakrīt ar sadalošo virsmu starta līnijām. Šo starta līniju eliptisko koordinātu aprēķina pēc formulas:

b² cd _ ηΑΒ _ __tan-i ----- (24.22) a² tan a

Ja cietās virsmas gaisa ieplūdei un izplūdei tiek veidotas, izmantojot formulas (24.19) un (24.20) un ir savienotas ar paātrinošu cilindru, tad šī konstrukcija rada konfuzora un difuzora efektu brīvā gaisa plūsmā (Venturi efekts atklātā plūsmā). Šis dizains savāc vēju no lielas teritorijas, palielinās šo gaisa tilpuma ātrumu turbīnas priekšā. Attiecīgajam pastiprinātājam šā efekta pakāpi ir augstāka nekā visiem iepriekšējiem pastiprinātājiem.

Pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» sadalošās virsmas koordinātu aprēķināšanas rezultāti (ν_ρορ = V_ppp ^xj būs šādi. Aprēķini tika veikti pa formulām (24.19), (24.20) un (24.22).

a = 15m; b = 10m;wind = 10p a = 20°

X™	.2095	.3372	.5211	.7773	1.1299	1.6114	2.2653	2.5313
yf°	-.3507	-.464	-.5782	-.6966	-.8232	-.9605	-1.1093	-1.1614
X™	.2095	.1155	-.0571	-.3365	-.7418	-1.2902	-2.0112	-2.298
yAB	-.3507	-.5132	-.7129	-.9268	-1.1329	-1.3204	-1.4905	-1.5444

.a zīmējumā uzplūdes leņķim a = 20° pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» izejas un ieejas sadalošās virsmas ir attēlotas reālajā skalā un relatīvajās koordinātās. Kritiskais ātrums vpovmax = 17,84 m/s. Praktiski realizējot pastiprinātāja dizainu, ievades un izvades ierīču projektēšana un izgatavošana balstās uz sadalošās virsmas koordināšu aprēķināšanu. Aprēķina metode ir dota šī izgudrojuma aprakstā. Atkārtošana šo aprēķinu rezultātu reālajās konstrukcijās nodrošina augstu turbīnas efektivitāti kopā ar pastiprinātāju. Cilindra virsmas kritiskais rotācijas ātrums ir atkarīgs no cilindra uzplūdes leņķa. Šajā pastiprinātājā uz cilindra virsmas atrodas viena plūsmas stagnācijas līnija. Ievades un izvades ierīču virsmas sākas šajā līnijā un turpinās dažādos virzienos. Ar turpmāku cilindra virsmas ātruma palielināšanu šī stagnācijas līnija tiek atdalīta no cilindra virsmas un tiek uzstādīta plūsmā. Optimālās plūsmas, caur pastiprinātāju, praktiskai realizācijai ir jāaprēķina sadalošās virsmas koordinātas un no šīm koordinātām jāizveido cietas necaurlaidīgas virsmas (gaisa ieplūdes un izplūdes ierīces). Pēc tam uzstādiet šīs virsmas ar elipsveida cilindru un ar turbīnu kopā. Šis dizains ļauj praktiski ieviest ātruma lauku, kas ir identiskais ar teorētisko ātruma sadalījumu ap cilindru. Tas izriet no fakta, ka konstruētās ieejas un izejas virsmas ir sadalošās virsmas plūsmā ap elipsveida cilindru, ja nav zemes ekrāna. Šīs ierīces kopā ar paātrinošo cilindru rada konfuzora un difuzora efektu brīvā vēja plūsmā zemes virsmas tuvumā. Šā efekta pakāpi nosaka pastiprinātāja efektivitāti. Tā kā cilindra virsmas rotācijas ātrums šajā pastiprinātājā ir kritiskais, paātrinošā cilindra caurlaidspēja ir fiksētā. Tāpēc arī ievades un izvades ierīču konfigurācijas ir fiksētās. Tāpēc pastiprinātājs darbojas ar nemainīgo efektivitāti, kas tiek noteikta ar vēja ātrumu, kā arī paātrinošā cilindra izmēriem un formām.

a = 40°

X™	.2381	.3375	.4959	.7291	1.0613	1.5251	2.1648	2.4269
yfD	-.4036	-.5063	-.6242	-.76	-.9162	-1.0942	-1.2937	-1.3648
x^	.2381	.1906	.0892	-.1026	-.4274	-.9261	-1.6361	-1.9266
yAB	-.4036	-.5484	-.749	-1.0007	-1.2892	-1.591	-1.8837	-1.9767

ll.b Zīmējuma uzpludes leņķim α = 40° pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» izejas un ieejas sadalošās virsmas šķērsgriezumi ir attēloti reālaja skala un relatīvajās koordinātās. Kritiskais ātrums vpovmax = 20.52 m/s. Cilindra virsmas kritiskais rotācijas ātrums ir atkarīgs no cilindra uzpludes leņķa.

a = 60°

pCD X1	.1704	.2511	.3888	.6002	.9104	1.3539	1.9769	2.2345
	-.4608	-.5667	-.7009	-.8659	-1.064	-1.296	-1.5608	-1.6558
γΑΒ X1	.1704	.1299	.0449	-.1127	-.3815	-.8091	-1.4493	-1.7199
yAB	-.4608	-.5923	-.7789	-1.0224	-1.3212	-1.6652	-2.0367	-2.1631

ll.c Zīmējumā uzplūdes leņķim a = 60° pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi, ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» izejas un ieejas sadalošās virsmas šķērsgriezumi ir attēloti reālajā skalā un relatīvajās koordinātās. Kritiskais ātrums νροντηαχ = 23.2 m/s.

a = 80°

^CD X1	.0609	.1252	.2414	.4282	.7134	1.1346	1.7411	1.995
yBD	-.4954	-.6089	-.7624	-.9583	-1.1993	-1.4855	-1.8135	-1.9311
pAB Λ j	.0609	.0114	-.0846	-.2491	-.5143	-.9225	-1.5272	-1.7833
yAB	-.4954	-.6175	-.7887	-1.0118	-1.2887	-1.6171	-1.9887	-2.1201

l.d zīmējumā uzplūdes leņķim a = 80° pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi, ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu» izejas un ieejas sadalošās virsmas šķērsgriezumi ir attēloti reālajā skalā un relatīvajās koordinātās. Kritiskais ātrums νροντηαχ = 24.79 m/s.

.e zīmējumā parādīta elipsveida cilindra ārējās virsmas kritiskā rotācijas ātruma atkarība no uzplūdes leņķa. Šo ātrumu raksturo ar to, ka divas plūsmas stagnācijas līnijas saplūst vienā stagnācijas līnijā uz cilindra virsmas. Tas noved pie tā, ka no visiem pastiprinātājiem veida Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar subkritisko ārējās virsmas rotācijas ātrumu šī konfigurācija ļauj izmantot maksimālo gaisa daudzumu, lai paātrinātu plūsmu turbīnas priekšā. Citiem vārdiem sakot, konfuzora un difuzora efekta pakāpi ir maksimālā.

Aprēķinam turbīnas, kas uzstādīta kopā ar pastiprinātāju Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu jaudas procentuālā pieaugumu (Vpov = Aprēķini tika veikti dažādiem uzplūdes leņķiem un turbīnas rotora relatīvajiem diametriem.

a°	20	20	20	40	40	40	60	60	60	80	80	80
D/2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6

uvp% 880 1188 2123 997 1377 2639

1100 1557 3200 1152 1655 3552

UVp % — turbīnas jauda ar pastiprinātāju-turbīnas jauda bez pastiprinātāja 1θθο/. turbīnas jauda bez pastiprinātāja ’

l.f zīmējumā atkarībā no uzplūdes leņķa, parāda, cik procentus palielinās turbīnas jauda, kad tā tiek uzstādīta kopā ar pastiprinātāju Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar kritisko ātrumu, salīdzinot ar šīs turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, ja turbīna bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0,4, ja l2b = ·6 un α = θθ° (}ρον^Χ = 24.77m/s), tad šī turbīna ar pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: .4*36= 14.4!! No ll.f zīmējumā izriet, ka turbīnas ar pastiprinātāju efektivitāte ir atkarīga no uzplūdes leņķa, cilindra virsmas rotācijas ātruma un turbīnas rotora relatīvā diametra Ja ^/2^ = -6 un Vpov = 24.77 p tad turbīnas jauda palielinās par 3600%, ja 12}j ⁼ 2 un Vp0l, = 24.77 p tad turbīnas jauda palielinās par 1200%.

[025] Ierīce «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

. Zīmējumā parāda vēja pastiprinātāja šķērsgriezuma shēma, a — elipsveida cilindra uzplūdes leņķis. 12. Zīmējumā arī parādīts: 8 - virzošie veltnīši, kuri veido elipsveida cilindra kustīgo ārējo virsmu; 9 — nospriegojuma veltnītis; 10 - dzenošie veltnīši (vadveltnīši); 1 - elipsveida cilindra kustīgā virsma (gumijas lente); 11 - piloni, uz kuriem ir uzstādīts cilindra kustīgās ārējās virsmas piedziņas mehānisms; 3 - vējš; BA - ieejas ierīce; CD - izejas ierīce; 2 - turbīna; 7- cirkulējošās plūsmas sadalošā virsma; 6 - cirkulējošā plūsma ap cilindru. Šajā režīmā pastiprinātāja darbības stagnācijas līnija iet caur līniju A = C paralēli cilindra asīm noteiktā attālumā no cilindra virsmas. Šis attālums ir tieši proporcionāls cilindra virsmas rotācijas ātrumam un cilindra uzplūdes leņķim. Šajā gadījumā ap cilindru notiek noteikta daudzuma gaisa cirkulācija (6), kas pastāvīgi atrodas netālu no cilindra un palielina plūsmas ātrumu ap cilindru. Palielinoties cilindra virsmas (1) rotācijas ātrumam, pastiprinātāja ieejas BA un izejas CD ierīču izmēri palielinās. Tajā pašā laikā palielinās turbīnas jauda, kuras uzstādīta E punktā. Citiem vārdiem sakot, lai palielinātu turbīnas jaudu, ir jāpalielina vēja pastiprinātāja augstumu virs zemes līmeņa. Tas ir vispārzināmais fakts, bet to parasti izskaidro ar vēja ātruma palielināšanu zemes robežas slānī. Sājā gadījumā, palielinoties turbīnas augstumam, palielinās pievadītais pa speciāliem kanāliem gaisa daudzums pie paātrinošajiem cilindriem. Ja tajā pašā laikā palielinās cilindra caurlaidspēja, tad vēja ātrums pie ieejas turbīnā palielinās. Šis vēja ātruma pieaugums, palielinoties turbīnu uzstādīšanas augstumam, ir daudz lielāks nekā vēja ātruma pieaugums zemes robežas slānī. Šajā pastiprinātājā cilindra virsmas ātrums ir tāds, ka uz cilindra virsmas nav stagnācijas līniju. Pie šī un lielāka cilindra virsmas (4) rotācijas ātruma veidojas cirkulācijas plūsma (6), kas ātrums ir tieši proporcionāls cilindra virsmas rotācijas ātrumam un cilindra uzplūdes leņķim. Šīs plūsmas ātrums ir liels, un tas izraisa papildu ātruma palielināšanu ap cilindru. BA un AD sadalošajām virsmām jābūt izgatavotām no cietiem materiāliem. AEA cilindriskās sadalošās virsmai (7) ir olas forma, un šo virsmu nav jāveido mākslīgi, jo to veido gaisa plūsma, kad cilindra rotācijas ātrums pārsniedz kritisko. Plūsmas robeža šajā pastiprinātājā ir virsma BAEAD. Fiksētā virsma BA un kustīgā virsma AE rada konfuzora efektu brīvā vēja plūsmā. Kustīgā virsma EA un fiksētā virsma AD rada difuzora efektu brīvā vēja plūsmā. Lai pastiprinātājs būtu efektīvais, ir nepieciešams, lai ievades ierīces (5) aprēķinātā konfigurācija atbilstu dotajam cilindra ātrumam. Šai konfigurācijai vajadzētu savākt tik daudz gaisa, kas pastiprinātājs var paātrinātu. Ja turbīna (2) ir uzstādīta cirkulējošajā cilindriskajā plūsmā (6), tad šīs turbīnas jauda ievērojami palielinās. Šajā gadījumā turbīnu (9) var uzstādīt uz cilindra augšas vai apakšas.

Plūsmas ap šo pastiprinātāju kompleksais potenciāls ir:

W(_Z) =

Lk a — b J k a — b J + V_pov^c² sin² η + b² * In (z + \/ζ² - c²) * i (23.2)

Mēs transformējam (23.2) šādā formā:

W(z) =----- f az — bJz² — c² ) cos a + i (bz — aJz² — c² ) sin a a — b K _________/ v / j + iV_povylc² sin² η -I- b² *

Un(z +Vz² -c²) (25.1)

Stagnācijas līnijas koordinātas var atrast, ja komplekso ātrumu pielīdzināt nullei un atrisināt iegūto vienādojumu samērā kompleksās mainīgas z. Kompleksais ātrums no (12.1) būs šāds: dW _ wind ii_aJ_z2__c2 _ _cosa _ļ_ / (b^z² — c² — azļ sin aļ + iV_povJc² sin² η + b² dz a - b ^{} v 2} J

- 0 (25.2)

Apzīmēsim:

wind _A wind

Ai =----- (a cosa + ib sin a); A_? =----_r(—b cos a — ia sin a);

a—b a—b d₃ = iV_povy/c² sin² η + b²

Vienādojums (25.2) būs ₂ 2IM, A^+Al

Z--5----^z--z= U

4² — A² A² — A²

Šī vienādojuma risinājumsir z = ω + βί ++ Si šāds:

(25.3) šāds:

(25.4)

Uz (25.4) tiek _ asina * V_pov^c² sin² η + b² wind(a + b)

V_p ² _ov(c² sin² η + b²) ļ ^X J wind²(a+by ¹ ' ieviesti šādi apzīmējumi:

_ b cos a * V_pov jc² sin² η + b² wind(a + b) ² a — a² cos² a);

V_pov{c² sin² η + b²) wind²(a + b)² ab * sin 2a

Šajos apzīmējumos stagnācijas līnijas eliptiskais parametrs pirmaja tuvinājumā nosaka ar izteiksmi (24.10). Vienādojuma (25.3) risinājums galīgajā formā ir šāds:

(25.5) x„⁹ⁿ π y^^t3n - Tas ir stagnācijas līnijas koordinātās. Izmantojot šis stagnācijas līnijas koordinātas, noteiksim sinusa kvadrātu koordinātas η^3ίβ^η jaunu vērtību un ξ^5ΐ9^ηkoordināti:

-B + Jb²!^²^³^ sin² q^st3n =--------—--------; Β = (^ⁿ)² + (χ^¹)² - c²; (25.6) _z ,_____λ -B + ^Β² + Αο²^^9ηγ =-ln- 2q + 2^/q² -g)·, q =-----; (25.7)

Pēc tam (25.6) tiek ievietots uz (25.4) un tiek noteiktas jaunas vērtības χ^’ηη yļ^t9n. Šo procesu atkārto, līdz brīdim, kad rezultāti saplūst (sakritīs) viens ar otru. Zīmes (25.4) un (25.5) izteiksmēs tiek izvēlētas fizisku iemeslu dēļ, lai risinājumi atbilstu veselajam saprātam. Pēc stagnācijas līnijas koordinātu noteikšanas varam rakstīt sadalošās virsmas vienādojumus. Rakstīsim sadalošās virsmas vienādojumu straumē, kas plūst ap „Elipsveida cilindru ar uzplūdes leņķi un ar ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu” (V_pCĻ, >

Balstoties uz (23.6.), strāvas virsmu saimes vienādojumi būs šādi: cwind/ , __fa + b\ ,------------- ..

Ψ - —τ—I e' — e '---- 1 sin(q - a) + V_pov^c² sin² η + b² * ln(ce^f) « \ cl D / = Const (25.8)

Lai noteiktu patvaļīgo konstanti, mes izmantojam nosacījumu: sadaloša virsma iziet caur stagnācijas līniju, kurai ir koordinātās xļ^t3n un ya³\ Rezultātā mēs iegūstam sadalošās virsmas sin(ņ — a)

Const - V_povy/c² sin² η + b² * ln(ce^ c wind ( _f __ra + b\ —τ— ( e> — e s---r vienādojumu:

(25.9)

Vai katrai sadalošajai virsmai:

CD . Const — V_vorJc² sin² η + b² + ln(ce = a + 2π + sin ¹---------_; c wind i _t a + b\ —— ( e< — e <---r \ a - b/ (25.10) „„ , Const - V_povdc² sin² η + b² * In(ce^) η^ΑΒ = α + π- siiV¹-------«------'----r----' c wind / _f __fa + b\ k a — bJ (25.11)

Patvaļīga konstanta ir šada:

Const = ^{C Win}d (ed^ts _ e~f^{stsn a} .⁺..^ sin(t]^st3n - a) + VpO„yjc² sin² ņ^st9ⁿ + b² 2 \ a — b) * Ιη(^^βη)

Pastiprinātāja „Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu” sadalošās virsmas aprēķināšanas rezultāti ir šādi. (f^_OP > V_p ⁿ^^x) a = 20°; r]^st9ⁿ = 5.06145 rad.

ξ“9^η ₌ i.33857_; y_pov = 19.7511m/s; Const = 935.18393.

^CD	.0314	.1534	.4361	.8285	1.372	2.1153	3.1217
	-.6732	-.7985	-1.0357	-1.2831	-1.5409	-1.807	-2.0796
XAB	.0314	-.1005	-.3992	-.8037	-1.3557	-2.1048	-3.115
yAB	-.6732	-.7907	-1.0213	-1.2676	-1.5265	-1.7948	-2.0697

ξ^εί9^η = 1.52809; V_pov = 21A5m/s; Const = 1057.82411

yCD	.026	.1865	.5441	.8552	1.2401	1.7138	2.2942
yP	-.8279	-.985	-1.2624	-1.4521	-1.6459	-1.8432	-2.0437
fAB X1	.026	-.1433	-.5141	-.8322	-1.2226	-1.7007	-2.2845
yAB	-.8279	-.9781	-1.2502	-1.439	-1.6329	-1.8312	-2.0329

₌ 1.672309; Ε_ροι, = 24.1403m/s; Const = 1185.68836.

yCD X1	.0226	.1582	.4107	.7237	1.1108	1.5874	2.3365
yfD	-.9653	-1.098	-1.3066	-1.518	-1.7328	-1.9511	-2.2283
^AB Xļ	.0226	-.1189	-.3796	-.6996	-1.0925	-1.5735	-2.3269
y^	-.9653	-1.0933	-1.2974	-1.5069	-1.7213	-1.94	-2.2183

^stgn ₌ 1.79168; V_pov = 26.334862 m /s; Const = 1317.71625

vCD	.02	.1488	.43	.7791	1.2104	1.7406	2.3891
yfD	-1.0942	-1.2198	-1.4522	-1.6869	-1.9247	-2.1656	-2.4093
XAB	.0199	-.1131	-.4018	-.7572	-1.1937	-1.728	-2.3797
yAB	-1.0942	-1.2161	-1.4443	-1.6771	-1.9144	-2.1556	-2.4001

12.a zīmējumā uzplūdes leņķim a = 20° pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» izejas un ieejas sadalošās virsmas ir attēlotas reālā skalā un relatīvajās koordinātās. Sadalošās virsmas formas un izmēri ir atkarīgi no cilindra ārējās virsmās rotācijas ātruma un uzplūdes leņķa. Palielinoties cilindra virsmas rotācijas ātrumu, paātrinošā cilindra caurlaidspēja palielinās. Tāpēc var padot vairāk gaisu uz paātrinošo cilindru. Lai to izdarītu, ir nepieciešams mainīt ievades un izvades ierīcēm formas un izmērus, kā parādīts 12.a zīmējumā. Šo virsmu koordinātes tiek aprēķinātas ar metodi, kura aprakstīta iepriekš. Ievades un izvades ierīču projektēšana un izgatavošana pamatotas uz sadalošās virsmas aprēķināšanu. Ja šo aprēķinu rezultāti precīzi atkārtot reālā projektā, tad būs nodrošināta turbīnas ar pastiprinātāju plānotā efektivitāte. Šā pastiprinātāja stagnācijas līnija atrodas plūsmā. Ievades un izvades ierīču virsmas sākas stagnācijas līnijā un virzītas dažādos virzienos. Ar turpmāku cilindra virsmas griešanās ātruma palielināšanu šī stagnācijas līnija nokrīt straumē zemāk un zemāk no cilindra virsmas. Telpu no cilindra virsmas līdz plūsmas stagnācijas līnijai piepilda ar cirkulācijas plūsmu, kas pastāvīgi cirkulē ap cilindru un vēl vairāk palielina plūsmas ātrumu visos punktos ap cilindru. Sakarā ar papildu cirkulāciju pastiprinātāja efektivitāte pārsniedz efektivitāti visu pastiprinātāja variantu, kas jau iepriekš tika apskatīti šī izgudrojuma aprakstā. Šās cirkulācijas plūsmas biezumu var novērtēt no 12.a zīmējuma. Lai praktiski īstenotu optimālo plūsmu caur pastiprinātāju, ņemot vērā cilindra virsmas rotācijas ātrumu un cilindra uzplūdes leņķi, ir jāaprēķina sadalošās virsmas koordinātes. Pēc tam, izmantojot šīs koordinātes, izveidojiet cietas, necaurlaidīgas virsmas (gaisa ieplūdes un izplūdes ierīces), uzstādiet šīs virsmas ar elipsveida cilindru un turbīnu kopā. Šis dizains ļauj praktiski ieviest gaisa ātrumu lauku, kas ir identiskais ātruma sadalījumam ap cilindru brīvā plūsmā. Šis ievades un izvades ierīču dizains novērš zemes ekrāna negatīvu ietekmi uz plūsmu ap cilindru. Citiem vārdiem sakot, pastiprinātāja maksimālā efektivitāte tiek realizēta praksē tikai tad, ja ievades un izvades ierīču forma un izmēri ir konstruēti pilnībā atbilstoši formai, kas teorētiski aprēķināta ar šo metodi. 12.a zīmējumā parādītas ievades un izvades ierīču konfigurācijas atkarībā no cilindra ārējās virsmas rotācijas ātruma. Šīs ierīces ar paātrinošu cilindru kopā rada konfuzora efektu brīvā vēja plūsmā zemes virsmas tuvumā. Šā efekta pakāpi nosaka pastiprinātāja efektivitāti. No 12.a zīmējuma redzams, ka paātrinošā cilindra caurlaidspējas palielināšana izraisa gaisa tilpuma palielināšanu, kas ieplūdes ierīce savāc no liela laukuma un novirza uz paātrinošo cilindru. Konfuzora sašaurinājums atrodas elipses augšdaļā (punkts E). Aiz E punkta lejup pa straumi izvades ierīce kopā ar paātrinošu cilindru rada difuzora efektu gaisa plūsmai. Difuzora konfigurācija atbilst konfuzora konfigurācijai un nodrošina minimālo pretestību gaisa kustībai pastiprinātāja izejā. Plūsmas ātrums difuzorā samazinās un spiediens palielinās līdz atmosfēras spiedienam. Difuzora un konfuzora formas vai izmēra pārkāpums samazina vēja pastiprinātāja efektivitāti.

a = 40°; = 5.41052 = 1.33857; V_poi, = 21.7584m/s; Const = 935.18393.

pCD	.0481	.1638	.4392	.828	1.3698	2.1125	2.7494
VCD	-.7021	-.825	-1.0565	-1.2987	-1.5522	-1.8151	-1.9946
xAB	.0481	-.0828	-.3827	-.7899	-1.3448	-2.0964	-2.7376
yAB	-.7021	-.813	-1.0345	-1.2749	-1.5302	-1.7964	-1.9782

₌ 1.52809; V_pov = 24.176m/s; Const = 1057.82411.

pCD	.0398	.1949	.5464	.8553	1.2388	1.7117	2.2918
yBD	-.8519	-1.0067	-1.2795	-1.4663	-1.6573	-1.8525	-2.0511
XAB	.0398	-.1286	-.5005	-.82	-1.212	-1.6917	-2.2769
yAB	-.8519	-.9961	-1.2607	-1.4461	-1.6375	-1.834	-2.0345

= 1.672309; V_pov = 26.5936m/s; Const = 1185.68836.

pCD X1	.0346	.1664	.4148	.725	1.1104	1.5859	2.508
yBD	-.9861	-1.1174	-1.3234	-1.532	-1.7444	-1.9605	-2.2909
pAB	.0346	-.1062	-.3671	-.6881	-1.0822	-1.5647	-2.4943
yAB	-.9861	-1.1101	-1.3093	-1.515	-1.7266	-1.9434	-2.276

ξ^^η = 1.79168; V_poi, = 29.0112m/s; Const = 1317.71625

	.0306	.1565	.4339	.7804	1.2101	1.7393	2.3873
yBD	-1.1126	-1.2372	-1.4673	-1.6996	-1.9352	-2.1741	-2.4161
xAB	.0305	-.1019	-.3906	-.7469	-1.1845	-1.72	-2.373
yAB	-1.1126	-1.2315	-1.4552	-1.6846	-1.9193	-2.1587	-2.4019

.b zīmējumā uzplūdes leņķim a = 40° pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» izejas un ieejas sadalošās virsmas ir attēlotas reālajā skalā un relatīvajās koordinātās. Sadalošās virsmas formas un izmēri ir atkarīgi no cilindra ārējās virsmās rotācijas ātruma un uzplūdes leņķa. 12.b zīmējumā šīs virsmas ir konstruētas četriem ātrumiem, kuri pārsniedz kritisko ātrumu (23.16). Palielinoties cilindra virsmas rotācijas ātrumu, paātrinošā cilindra caurlaidspēja palielinās. Tāpēc var padot vairāk gaisu uz paātrinošo cilindru. Lai to izdarītu, ir nepieciešams mainītu ievades un izvades ierīcēm formas un izmēri, kā parādīts 12.b zīmējumā. Šo virsmu koordinātas tiek aprēķinātas ar metodi, kura aprakstīta iepriekš.

a = 60°; = 5.7596 = 1,33857; V_pov = 25.0Q6m/s; Const = 935.18393.

^CD X1	.0423	.1548	.4283	.8175	1.3608	2.1051	2.7431
yfD	-.7351	-.852	-1.0745	-1.3103	-1.5594	-1.8195	-1.9976
xAB	.0423	-.0836	-.3786	-.784	-1.3388	-2.0910	-2.7327

yfB

-.7351

-.8414

-1.0551

-1.2894

-1.5401

-1.803

-1.9833

= 1.52809; V_pop = 27.7845m/s; Const = 1057.82411.

	.035	.1872	.5372	.8463	1.2304	1.7042	2.6224
y,CD	-.8791	-1.0287	-1.2941	-1.4771	-1.6653	-1.8582	-2.155
γΑΒ X1	.035	-.129	-.4968	-.8152	-1.2069	-1.6865	-2.6111
y*B	-.8791	-1.0194	-1.2776	-1.4593	-1.6479	-1.842	-2.1413

= 1.672309; V_pov = 30.56297m/s; Const = 1185.68836.

^CD	.0304	.1603	.4071	.717	1.1026	1.5788	2.502
yJD	-1.0097	-1.1376	-1.3388	-1.5436	-1.753	-1.9667	-2.2946
XAB	.0304	-.1074	-.3652	-.6845	-1.0779	-1.5601	-2.4901
yJB	-1.0097	-1.1312	-1.3265	-1.5287	-1.7373	-1.9517	-2.2815

ξ^9^η = 1.79168; V_pov = 33.34142m/s; Const = 1317.71625

X™	.0269	.1513	.4271	.7732	1.2031	1.7329	2.5651
y™	-1.1335	-1.2555	-1.4814	-1.7102	-1.943	-2.1798	-2.4808
σΑΒ	-.0269	-.1033	-.3891	-.7437	-1.1806	-1.7159	-2.5533
yJB	-1.1335	-1.2505	-1.4707	-1.6969	-1.929	-2.1663	-2.4686

.c zīmējumā uzplūdes leņķim a = 60° pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» izejas un ieejas sadalošās virsmas ir attēlotas reālajā skalā un relatīvajās koordinātās. Sadalošās virsmas formas un izmēri ir atkarīgi no cilindra ārējās virsmas rotācijas ātruma un uzplūdes leņķa. 12.c zīmējumā šīs virsmas ir konstruētas četriem ātrumiem, kas pārsniedz kritisko ātrumu (23.16). Ieejas un izejas ierīces ir parādīti 12. zīmējumā ar līnijām AB un CD. Palielinoties cilindra virsmas rotācijas ātrumu, paātrinošā cilindra caurlaidspēja palielinās. Tāpēc var padot vairāk gaisu uz paātrinošo cilindru. Lai to izdarītu, ir nepieciešams mainītu ievades un izvades ierīcēm formas un izmēri, kā parādīts 12.c zīmējumā. Šo virsmu koordinātas tiek aprēķinātas ar metodi, kura aprakstīta iepriekš.

a = 80°; q^st3ⁿ = 6.10865 ξ^^η = 1.33857; V_pop = 28.1228m/s; Const = 935.18393.

^CD	.0167	.1306	.4084	.8021	1.3492	2.0967	2.7363
y,D	-.7565	-.8668	-1.0812	-1.3125	-1.5592	-1.8181	-1.9959
xAB	.0167	-.1025	-.3887	-.7889	-1.3405	-2.0911	-2.7322
yJB	-.7565	-.8627	-1.0736	-1.3042	-1.5515	-1.8116	-1.9903

= 1.52809; V_p0l, = 31.2475m/s; Const = 1057.82411.

x™	.0138	.1673	.5208	.8324	1.2188	1.6947	2.6155
y™	-.8969	-1.0407	-1.2994	-1.4796	-1.666	-1.8578	-2.1537
•*1	.0138	-.1443	-.5048	-.8201	-1.2095	-1.6878	-2.611
yAB	-.8969	-1.037	-1.2928	-1.4726	-1.6591	-1.8514	-2.1483

₌ 1.672309; V_pov = 34.37228m/s; Const = 1185.68836.

^CD	.012	.1427	.3913	.7033	1.0912	1.5693	2.4951
	-1.025	-1.1491	-1.3457	-1.5474	-1.7545	-1.9669	-2.2937
X*B	-.012	-.1217	-.3747	-.6905	-1.0814	-1.562	-2.4904
yAB	-1.025	-1.1466	-1.3408	-1.5414	-1.7484	-1.961	-2.2885

^tgn ₌ 1.79163; _Vpov = 37.49703m/s; Const = 1317.71625

	.0107	.1355	.4129	.7609	1.1928	1.7243	2.5963
yfD	-1.1471	-1.2662	-1.4878	-1.7137	-1.9445	-2.18	-2.4922
γΑΒ	-.0107	-.1165	-.3979	-.7493	-1.1839	-1.7176	-2.5917
yAB	-1.1471	-1.2642	-1.4836	-1.7084	-1.939	-2.1747	-2.4874

.d zīmējumā uzplūdes leņķim a = 80° pastiprinātāja «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu» izejas un ieejas sadalošas virsmas ir attēlotas reālajā skalā un relatīvajās koordinātās Sadalošās virsmas formas un izmēri ir atkarīgi no cilindra ārējās virsmas rotācijas ātruma un uzplūdes leņķa. 12.d zīmējumā šīs virsmas ir konstruētas četriem ātrumiem, kuri pārsniedz kritisko ātrumu (23.16). Ieejas un izejas ierīces ir parādītas 12. zīmējumā ar līnijām AB un CD. Palielinoties cilindra virsmas rotācijas ātrumu, paātrinošā cilindra caurlaidspēja palielinās. Tāpēc var padot vairāk gaisu uz paātrinošo cilindru. Lai to izdarītu, ir nepieciešams mainītu ievades un izvades ierīcēm formas un izmēri, kā parādīts 12.d zīmējumā. Šo virsmu koordinātas tiek aprēķinātas ar metodi, kura aprakstīta iepriekš.

Aprēķinam turbīnas, kas uzstādīta kopā ar vēja pastiprinātāju «Elipsveida cilindrs ar uzplūdes leņķi un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar superkritisko ātrumu», jaudas procentuālā pieauguma. (V_pov >V_p^^x). Aprēķini tika veikti pa formulām (23.9), (23.10) vai (23.11), (23.12) dažādiem uzplūdes leņķiem, cilindra virsmas rotācijas ātrumiem un turbīnas rotora relatīvajiem diametriem. Elipsveida cilindra virsmas apgriezienu skaits minūtē ir saistīts ar tā lineāro ātrumu ar šādu atkarību:

+ V ^¥pov 11 = π(α + b) a = 20°

m V —	19.75	19.75	19.75	21.95	21.95	21.95
2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	1020	1384	2486	1200	1633	2953
m V — ρον ς	24.14	24.14	24.14	26.33	26.33	26.33
	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	1394	1907	3470	1608	2209	4042

.e zīmējumā tiek paradīts, par cik procentiem palielinās turbīnas jauda, ja turbīna tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā, salīdzinot ar šīs turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, turbīna bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0.4. Ja ^/₂^ = .6 un V_pov = 26.33 —, tad šī turbīna ar pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: .4*41= 16.4!! No 12.e attēla izriet, ka turbīnas ar pastiprinātāju efektivitāte ir atkarīga no cilindra virsmas rotācijas ātruma un turbīnas rotora relatīvajā diametra Ja ^D/_2b = .6 un V_pop = 26.33™, tad turbīnas jauda palielinās par 4050%, ja ^/2^ = 2 un V_pov = 26.33 p tad turbīnas jauda palielinās par 1600%.

a = 40°

m V — νρον> ς	21.76	21.76	21.76	24.18	24.18	24.18
D2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	1084	1500	2886	1269	1763	3414
m V — vpov	26.59	26.59	26.59	29.01	29.01	29.01
D2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	1470	2052	4000	1692	2370	4644

12.f zīmējuma tiek paradīts, par cik procentiem palielinās turbīnas jauda, ja turbīna tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā, salīdzinot ar šīs turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, turbīna bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0.4. Ja ^D/ļh ^{= 16 un} Vpov = 29.0 lp tad šī turbīna ar pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: 4*47= 18.8!! No 12.f zīmējuma izriet, ka turbīnas ar pastiprinātāju efektivitāte ir atkarīga no cilindra virsmas rotācijas ātruma un turbīnas rotora relativaja diametra Ja °/₂^ = .6 un V_pov = 29.01 p tad turbīnas jauda palielinās par 4600%, ja 2b ~ ^{2 un} V_pov = 29.01 p tad turbīnas jauda palielinās par 1700%.

a = 60°

m V — νρον ς	25	25	25	27.78	27.78	27.78
Ek2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	1220	1740	3590	1430	2040	4240
m V — vpov> ς	30.56	30.56	30.56	33.34	33.34	33.34
D2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	1660	2370	4960	1906	2739	5760

.g zīmējuma tiek paradīts, par cik procentiem palielinās turbīnas jauda, ja turbīna tiek uzstādīta kopā ar pastiprinātāju, salīdzinot ar šīs turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, turbīna bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0.4. Ja ^/₂^ = -6 un

V_pov = 33.34—, tad šī turbīna ar pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: .4*58= 23.2!! No 12.g Zīmējuma izriet, ka turbīnas ar pastiprinātāju efektivitāte ir atkarīga no cilindra virsmas rotācijas ātruma un turbīnas rotora relatīvajā diametra Ja j·^ ⁼ ·$ ^un V_pov = 33.34p tad turbīnas jauda palielinās par 5700%, ja — 2 un V_pορ = 33.34 p tad turbīnas jauda palielinās par 1900%.

a = 80°

m V — rPOV' s	28.12	28.12	28.12	31.25	31.25	31.25
D/2b	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	1380	1990	4300	1610	2340	5100
m V — νρον· ς	34.37	34.37	34.37	37.5	37.5	37.5
EUb	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp%	1870	2730	5980	2154	3150	6960

uvp, % — turbīnas jauda ar pastiprinātāju-turbmas jauda bez pastiprinātāja turbīnas jauda bez pastiprinātāja

100%;

.h Zīmējumā tiek paradīts, par cik procentiem palielinās turbīnas jauda, ja turbīna tiek uzstādīta ar pastiprinātāju kopā, salīdzinot ar šīs turbīnas jaudu bez pastiprinātāja. Piemēram, turbīna bez pastiprinātāja darbojas ar jaudas koeficientu 0.4. Ja ⁼ -^{6 un} V_pov = 33.34—, tad šī turbīna ar pastiprinātāju darbosies ar jaudas koeficientu: 4*71= 28.4!! No 12.h attēla izriet, ka turbīnas ar pastiprinātāju efektivitāte ir atkarīga no cilindra virsmas rotācijas ātrumā un turbīnas rotora relatīvajā diametra j_a Dg _un

V_pov = 37.5 ptad turbīnas jauda palielinās par 7000%, ja ^/2/, = 2 un V_pov = 37.5 — ,tad turbīnas jauda palielinās par 2100%.

Tālāk mēs iepazīsimies ar vēja enerģijas savākšanas un koncentrēšanas ierīcēm, kas neizmanto mākslīgo ekrānu.

[026] Ierīce «Apļveida rotējošs cilindrs, kas atrodas horizontāli virs turbīnas» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

. zīmējumā parādītas šādas ierīces uzstādīšanas un aprēķināšanai shēmas. 13. zīmējumā arī parādīti sekojoši apzīmējumi: 1 - cilindrs; 2 - turbīna; 3 - vējš; 4 - cilindra griešanās virziens; 5 - zemes virsma; AB - gaisa ieplūdes plūsmas sadalošā virsma; CD - gaisa izplūdes plūsmas sadalošā virsma. AB un CD virsmu formas nosaka ieejas un izejas plūsmas konfuzora un difuzora pakāpi. 13. zīmējumā parādīta gaisa plūsmas ap cilindru. No 13 zīmējuma ir skaidrs, kā tiek izveidots konfuzora - difuzora efekts atklātā gaisa plūsmā. Sadalošā virsma BA, cilindra virsma AE un zemes ekrāns (5) rada konfuzora efektu. Sadalošā virsma CD, cilindra virsma EC un zemes ekrāns (5) rada difuzora efektu. Konfuzora pakāpe tas ir E un B līniju attālumu līdz zemes ekrānam attiecība. B līnijas attālums līdz zemes ekrānam nosaka gaisa daudzumu, ko pastiprinātājs savāc no liela laukuma, un novirza to uz paātrinošu cilindru. Jo lielāks ir pastiprinātāja cilindra rotācijas ātrums, jo lielāku gaisa daudzumu pastiprinātājs savāc. Zemes ekrāns samazina pastiprinātāja efektivitāti. Lai aprēķinātu šī pastiprinātāja efektivitāti, mēs sastādām plūsmas kompleksā potenciāla izteiksmi. Lai simulētu zemes ekrāna efektu, mēs izmantojam horizontālā vēja, dipola un virpuļa komplekso potenciālu spoguļattēlu metodi. Rezultātā mēs iegūstam:

W(z) = wind ļ z 4---I \ ^z πα n ζ + 2(D + a)i

30i ζ + 2(D + a)i (26.1)

Saskaņa ar 13. Zīmējuma, kompleksa mainīga ir ζ = x + iy₂. Tapec mes iegūstam:

W(z) = wind x πα n — tan i wind y₂

Ātrumu potenciāls:

<p(x, y) = wind +

a xa x

X H--5----y 37 x²+y2 x² + (y₂ + 2(D + a)) πΩ²ηΓ , y₂ ,y2+Z(D + a) —— tan~¹ — - tan—-------30 xx (26.3)

Strāvās funkcija:

\ļ)(x, y) = wind « y₂

Y₂ - ₂ , 2 x² + y₂ a²(y₂ +2(D + a)) —

X² + (^2 + 2(D + a))

0 9 ncrn x + y₂ ^lo3-----7--------------72 ⁶⁰ x² 4 (y₂ + 2(D + «)) (26.4)

Gaisa ātrums turbīnas uzstādīšanas vieta nosaka šādi:

Vx = wind	a2 1 3--n 4 y2	a2	2 πα n	2{D 4 a)
. X 2 (y2 4 2(0 4 a))	30	^2^2 + 2(D + a))

(26.5)

Formula (26.5): y_? = — a,..., —(D + a).

Pa formulai (26.5) aprēķina rezultāti (a = 10 m; vvind = 10 m/s):

n, apgr/min	4.56	4.56	4.56	9.12	9.12	9.12	18.23	18.23	18.23
D/2a	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp, %	138	191	426	177	244	546	267	371	839

n, apgr/min	22.8	22.8	22.8	25.8	25.8	25.8	28.9	28.9	28.9
D/2a	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp, %	319	445	1014	355	497	1140	394	555	1280

turbīnas jauda ar pastiprinātāju-turbmas jauda bez pastiprinātāja _nnn, uvp, % = ---------------------:-----------:—:---:--------------100%;

turbīnas jauda bez pastiprinātāja

[027] Ierīce „Apļveida rotējošs cilindrs, kas atrodas horizontāli zem turbīnas” vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

. zīmējumā parādītas uzstādīšanas un aprēķināšanai shēmas šādas ierīces. 14a. Zīmējumā arī parādīti sekojoši apzīmējumi: 1 - cilindrs; 2 - turbīna; 3 - vējš; 4 - cilindra griešanās virziens; 5 - zemes virsma. AB - gaisa ieplūdes plūsmas sadalošā virsma; CD - gaisa izplūdes plūsmas sadalošā virsma. AB un CD virsmu formas nosaka ieejas un izejas plūsmas konfuzora un difuzora pakāpi. 14. zīmējumā parādīta gaisa plūsmas shēma ap cilindru. No šī zīmējumā ir skaidrs, kā tiek izveidots konfuzora - difuzora efekts atklātā gaisa plūsmā.

Līmenis, kurā plūsmas ātrums turbīnas rotora rotācijas plaknē ir vienāds ar vēja ātrumu, tiks saukts par atpūtas līmeni. Sadalošā virsma BA, cilindra virsma AE un atpūtas līmenis rada konfuzora efektu. Sadalošā virsma CD, cilindra virsma EC un atpūtas līmenis rada difuzora efektu. Konfuzora pakāpe tas ir E un B līniju attālumu līdz atpūtas līmenim attiecība. B līnijas attālums līdz atpūtas līmenim nosaka gaisa daudzumu, ko pastiprinātājs savāc no liela laukuma, un novirza to uz paātrinošo cilindru. Jo lielāks ir pastiprinātāja cilindra griešanās ātrums, jo lielāku gaisa daudzumu pastiprinātājs savāc. Zemes ekrāns samazina pastiprinātāja efektivitāti.

Lai aprēķinātu šī pastiprinātāja efektivitāti, mēs sastādām plūsmas kompleksā potenciāla izteiksmi. Lai simulētu zemes ekrāna efektu, mēs izmantojam horizontālā vēja, dipola un virpuļa komplekso potenciālu spoguļattēlu metodi. Rezultātā mēs iegūstam:

/ 2 2 \ 2 _x , a a \ πα η z

WlllU ± -|---1--— 1-- \ z z + 2lij 30 attēlu, kompleksais mainīgais ir z a2x a2x X x2 + y2 1 x2 + (y2 + 2l)2 a2y2 a2(y2 + 2Q

— in---- z + 2 — x + iy 2 π(τη 30

n, apgr/min	4.56	4.56	4.56	9.12	9.12	9.12	18.23	18.23	18.23
D/2a	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp, %	172	227	432	236	315	619	392	535	1117

n, apgr/min	22.8	22.8	22.8	25.8	25.8	25.8	28.9	28.9	28.9
D/2a	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp, %	487	671	1436	555	770	1673	631	880	1942

[028] Ierīce „Viens apļveida rotējošs vertikāls cilindrs turbīnas pusē” vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

. zīmējumā parādīti pastiprinātāja „Viens apļveida rotējošs vertikāls cilindrs turbīnas pusē” divi skati negatīvās y₂ asa un pozitīvās x asa virzienā. 15. zīmējumā arī parādīta pastiprinātāja uzstādīšanas trīsdimensiju diagramma un diagramma pastiprinātāja aprēķināšanai. 15. zīmējumā parādīti sekojoši apzīmējumi: 1 - cilindrs; 2 - turbīna; 3 - vējš; 4 - cilindra griešanās virziens; 5 - zemes virsma. Plūsmas shēma ap šī pastiprinātāja cilindru ir tāda pati kā brīvā plūsmā (bez zemes ekrāna ietekmes). Ieejās sadalošā virsma, cilindra virsma un atpūtas līmenis rada konfuzora efektu turbīnas priekšā. Izejās sadalošā virsma, cilindra virsma un atpūtas līmenis rada difuzora efektu turbīnas aizmugurē. Zemes ekrānam nav negatīvas ietekmes. Mājas, kalni vai koki, kas atrodas cilindra ārpusē, samazina pastiprinātāja efektivitāti.

Lai aprēķinātu šī pastiprinātāja efektivitāti, mēs sastādām plūsmas komplekso potenciālu: (2 \2 a \ παη ζ 3--———Inz (28.1) ζ /30ί (7 \2 α^ζχ \ πα^η f

X + -7----2 )--^{tan 1} — ) (28.2) x² + yf/ 30 V _XJ (2 λ2 ^Χ +^27

Gaisa ātrums turbīnas uzstādīšanas vietā nosaka šādi: (2 \2 a \ πα n + -t1+ —— (28.4) yl) 30y₂ y₂ = a ... a + D;

Pēc formulas (28,4) aprēķina rezultāti (a = 10 m; wind = 10y):

n, apgr/min	4.56	4.56	4.56	9.12	9.12	9.12	18.23	18.23	18.23
D/2a	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp, %	204	263	482	352	457	851	778	1028	1996
n, apgr/min	22.8	22.8	22.8	25.8	25.8	25.8	28.9	28.9	28.9
D/2a	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp, %	1066	1423	2814	1287	1726	3453	1542	2080	4204

[029] lences «Divi vertikāli cilindri turbīnas sanos» vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai.

. zīmējumā parādīta pastiprinātāja uzstādīšanas trīsdimensiju diagramma, diagramma pastiprinātāja aprēķināšanai un parādīta gaisa plūsmas shēma ap cilindru. No šī attēla ir skaidrs, kā tiek izveidots konfuzora - difuzora efekts atklātā gaisa plūsmā. 16. Zīmējumā parādīti sekojoši apzīmējumi: 1 - cilindrs; 2 - turbīna; 3 - vējš; 4 - cilindra griešanās virziens;

- zemes virsma. AB - gaisa ieplūdes plūsmas sadalošās virsmas; CD - gaisa izplūdes plūsmas sadalošās virsmas. AB un CD virsmu formas nosaka ieejas un izejas plūsmas konfuzora un difuzora pakāpi. Divas sadalošās virsmas BA un divas cilindru virsmas rada konfuzora efektu turbīnas priekšā. Divas sadalošās virsmas CD un divas cilindru virsmas rada difuzora efektu turbīnas aizmugurē. Konfuzora pakāpe tas ir attāluma starp līnijām B un attāluma starp cilindriem attiecība. Mājas, kalni vai koki, kas atrodas blakus pastiprinātājam, samazina pastiprinātāja efektivitāti. Tālāk ir parādīts, kā aprēķināt sadalošās virsmas CD formu, ja ir norādīts elipsveida cilindra ārējās virsmas griešanās ātrums.

Lai iegutu plūsmas caur šo pastiprinātāju komplekso potenciālu, jaatrod divu dipolu, divu virpuļu, un vēja komplekso potenciālu summu. Rezultātā mēs iegūstam:

W(z) = wind

7 z z 4- (D T 2n)t

30t z + (D + 2a)i (29.1)

Saskaņa ar 16. Zīmējumu, kompleksais mainīgais ir z = x + iy₂. Tāpēc mes iegūstam:

W(z) = wind

^{X +} x² + yf ⁺ x² + (y₂ + D + 2a)^{2 a2}yz a²(y2 + D + 2a) x² + yļ x² + (y2 + D + 2a)² πα²η x² + yļ ^χ² + (y₂ + D + 2a)² y₂ y₂ + D + 2ax + tan ¹--tan ¹----------- +

V x x / (29.2) φ(χ, y) = win.d +

□ 2 αχ αχ ^{X +} χ² + ⁺ χ² + (y₂ + D + 2α)² πα²η / , y₂ . y₂ + D + 2α —— tan ~¹-- tan ~¹ —-----30 \ x x (29.3)

0(x,y) = wind a²y2 a²(y2±D + 2a) x² + y2² x² + (y2 + D + 2α)² πα²η χ² + y₂ lⁿ χ² + (y₂ + D + 2α)² (29.4)

Gaisa ātrums turbīnas uzstādīšanas vieta nosaka šādi:

Γ a2 a2 14 = wind 1 + , + . _ _ L y? (y2+D + 2a)2

2 πα n 30

D + 2a y?(y2 + D + 2α).

Formula (29.5): y₂ = — a,..., —(D + a).

(29.5)

Pec formulas (29.5) aprēķina rezultāti (a = 10 m; wind = 10 m/s):

n, apgr/mi n	4.56	4.56	4.56	9.12	9.12	9.12	18.23	18.23	18.23
D/2a	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp, %	179	231	430	278	357	656	543	694	1284
n, apgr/mi n	22.8	22.8	22.8	25.8	25.8	25.8	28.9	28.9	28.9
D/2a	2	1.4	.6	2	1.4	.6	2	1.4	.6
uvp, %	712	914	1700	838	1078	2014	981	1265	2374

uvp, % turbīnas jauda ar pastiprinātāju — turbīnas jauda bez pastiprinātāja turbīnas jauda bez pastiprinātāja

100%;

Claims (3)

1. Ierīce atmosfēras vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai turbīnas priekšā ar apļveida cilindrus, kas griežas ar subkritisko leņķisko ātrumu satur horizontāli uzstādītu apļveida cilindru (1), kas griežas virzienā (4) un, kopā ar plūdlīnijas formas cietiem ekrāniem (5), veido vēja plūsmā (3) gaisa strūklu, kas sašaurinās turbīnas (2) priekšā un paplašinās turbīnas (2) aizmugurē, palielinot turbīnas (2) jaudu pastāvīga vēja apstākļos, kur cilindrs (1) rada papildu cirkulācijas plūsmu vēja plūsmā (3), un kopā ar īpašu ekrānu (5) maina formu gaisa strūklai cauri turbīnai un palielina gaisa plūsmu šajā strūklā un palielina turbīnas (2) vēja enerģijas izmantošanas koeficientu, un kontrolē gaisa plūsmu caur turbīnu (2), un mainot cilindra (1) ātrumu, tiek stabilizēta turbīnas (2) jauda mainīgos vēja apstākļos, neizmantojot enerģijas uzkrāšanas ierīces, un ierīce ir uzstādīta uz grozāmas pamatnes, lai nodrošinātu optimālu cilindra (1) orientāciju attiecībā pret vēju (3).

2. Ierīce atmosfēras vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai turbīnas priekšā ar elipsveida cilindru un ar kustīgo ārējo virsmu, kas griežas ar subkritisko un kritisko ātrumu saskaņa ar 1 .pretenziju, atšķiras ar to, ka apļveida cilindra (1) vietā ir uzstādīts eliptisks cilindrs (1) ar uzplūdes leņķi un ar rotējošu ārējo virsmu no pastiprinātas gumijas lentes, kurš novietots stingros ekrānos (5), kuri atbilst plūsmas plūdlīnijām un kam ir sadalošas vēja plūsmās (3) formas virsmas, kur gumijas lentes griež dzenošie veltnīši (10) un stiepj nospriegojuma veltnītis (9), gumijas lente un virzošie veltnīši (8) veido rotējošu eliptisku virsmu, kuras kopā ar ekrāniem (5) veido vēja plūsmā (3) regulējamu gaisa strūklu, kas sašaurinājās turbīnas (2) priekšā un paplašinājās turbīnas (2) aizmugurē, kas palielina turbīnas (2) jaudu pastāvīga vēja apstākļos, jo eliptiskā cilindra ārējās virsmas (1) rotācijas ātrums kontrolē gaisa plūsmu caur turbīnu (2), kas regulē ierīces produktivitāti mainīga vēja un mainīgas ārējās slodzes apstākļos, neizmantojot baterijas.

3. Ierīce atmosfēras vēja enerģijas savākšanai un koncentrēšanai turbīnas priekšā ar vertikāliem cilindriem turbīnas sānos saskaņa ar 1.pretenziju atšķiras ar to, ka satur divus blakus novietotus, rotējošus cilindrus (1) bez mākslīgiem ekrāniem, starp kuriem ir uzstādīta turbīna (2), cilindri ir uzstādīti vertikāli uz grozāmas pamatnes, kas griežas ap turbīnas balstu (2) uz karuseļa piekares, turklāt pretējos virzienos (4) rotējošie cilindri (1) savāc un koncentrē uz turbīnu (2) atmosfēras vēja enerģiju, kas palielina turbīnas (2) jaudu.