Приложение D (справочное). Оценка эффекта аэродинамического затенения и турбулентности на площадках ВЭС

Приложение D
(справочное)

Оценка эффекта аэродинамического затенения и турбулентности на площадках ВЭС

D.1 Влияние аэродинамических следов

Влияние аэродинамических следов соседних ВЭУ для случая нормальной эксплуатации может быть учтено в расчетах по усталостным нагрузкам на основе эффективной интенсивности турбулентности I_eff, предложенной Франдсеном (2007). Эффективная интенсивность турбулентности, приведенная к высоте оси ветроколеса для средней скорости ветра, может быть определена как

,

(D.1)

где - скорость ветра на высоте оси ветроколеса;

р - функция плотности вероятности направления ветра;

I - интенсивность турбулентности, включающая окружающую турбулентность внутри ветроэлектростанции и турбулентность аэродинамических следов в направлении воздушного потока;

m - показатель степени кривой усталости Веллера для рассматриваемого материала (S-N-кривая).

При дальнейшем рассмотрении принимается однородное распределение p(V_hub). Приведенные формулы можно также откорректировать для неоднородных распределений ¹⁾.

------------------------------

¹⁾_{В случае неоднородного закона распределения направления скорости, функция может быть откорректирована коэффициентом, равным отношению существующей вероятности направления ветра (в направлении соседних ВЭУ) к вероятности, соответствующей однородному распределению направления ветра.}

------------------------------

В расчете не следует принимать какое-либо уменьшение средней скорости ветра внутри площадки с установленными ВЭУ:

,

(D.2)

;

если min{d_i} < 10,

,

(D.3)

где - характеристическое значение стандартного отклонения турбулентности воздушного потока окружающей среды;

- расчетное стандартное отклонение турбулентности окружающего воздушного пространства;

- расчетное стандартное отклонение стандартного отклонения турбулентности окружающего воздушного пространства;

- максимальная дисперсия турбулентности в центре аэродинамического следа на оси ветроколеса ( не следует рассматривать в качестве характеристики, связанной с собственной турбулентностью воздушного пространства внутри ВЭС);

- является удельным значением коэффициента использования энергии ветра ВЭУ для соответствующей скорости ветра на высоте оси ветроколеса; если коэффициент использования энергии ветра для соседних ветроустановок не известен, то рекомендуется принять общий для всех коэффициент С_T = 7 c/V_hub;

- отношение расстояния от рассматриваемой ВЭУ до соседней ВЭУ с номером i к диаметру ветроколеса;

с - константа, равная 1 м/с;

- эффективная интенсивность турбулентности;

N - число соседних ВЭУ;

m - показатель степени кривой усталости Веллера для материала рассматриваемого элемента конструкции.

Влиянием аэродинамических следов от ВЭУ, расположенных за другими установками, пренебрегают. Например, для ВЭУ, расположенных в ряд, должно быть учтено влияние только двух установок, самых близких к рассматриваемой. Число ближайших ВЭУ, которые должны быть включены в расчет I_eff, приведено ниже в таблице в зависимости от конфигурации размещения ветроустановок.

Конфигурация размещения ветроустановок на площадке, с числом рядов более 2, приведена в таблице D.1 и рисунке D.1.

Таблица D.1 - Конфигурация размещения ветроустановок

Конфигурация размещения ветроустановок	N
2 ВЭУ	1
1 ряд	2
2 ряда	5
Внутри площадки, имеющей более 2 рядов	8

На площадках с большим количеством установленных ВЭУ наблюдается тенденция к созданию ими собственной турбулентности воздушного пространства внутри ВЭС. Таким образом, когда:

a) число ВЭУ от рассматриваемой установки до "края" площадки - больше пяти, или

b) расстояние в рядах, перпендикулярных к преобладающему направлению ветра, менее 3D, тогда следующая величина дисперсии окружающей турбулентности должна быть принята вместо , кроме выражения для :

,

(D.4)

;

(D.5)

и - выраженные в диаметрах ветроколеса расстояния в ряду между ВЭУ и между рядами соответственно.

Рисунок D.1 - Конфигурация размещения ветроустановок на площадке с числом рядов более 2