The object of research, development or design (in Russian) : Вертикально-осевая ветровая энергетическая установка

The object of research, development or design (in Kazakh) : Тік-осьті жел энергетикалық қондырғы

Aim of work (in Russian) : Проектирование и изготовление коммерчески жизнеспособного прототипа ветроэлектростанции (ВЭС) номинальной мощностью до 5 кВт, а также обеспечение возможности потенциального расширения установленных мощностей

Aim of work (in Kazakh) : Номиналды қуаты 5 кВт-қа дейінгі жел электр станциясының (ЖЭС) коммерциялық өміршең прототипін жобалау және өндіру, сондай-ақ белгіленген қуаттарды әлеуетті кеңейту мүмкіндігін қамтамасыз ету

Методы исследования (на русском) : Методика исследования основана на CFD-моделировании в пакете ANSYS Fluent с применением URANS-подхода и турбулентностной модели SST k–ω, обеспечивающих адекватное описание нестационарных эффектов, динамического срыва и вихреобразования. Рассматривался одиночный четырёхлопастной L-образный ротор с профилем NACA 0021, хордой 0.25 м и диаметром 2 м. Для устранения влияния сеточных эффектов проведён анализ чувствительности по числу элементов (0.2–1.2 млн) и толщине первого слоя (y⁺ ≈ 0.5). Расчёты выполнены в диапазоне TSR = 2.5–4.5 при 20 полных оборотах до выхода на установившийся режим. Контроль устойчивости обеспечен достижением сходимости по невязкам (

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу әдістемесі ANSYS Fluent бағдарламалық пакетінде CFD-модельдеу негізінде орындалды. Есептеулерде URANS әдісі және SST k–ω турбуленттік моделі қолданылды, бұл тәсілдер тұрақсыз ағын құбылыстарын, динамикалық ажырау мен құйын түзілу процестерін жеткілікті дәл сипаттауға мүмкіндік береді. Зерттеу нысаны ретінде төрт қалақшалы, L-тәрізді ротор қарастырылды, оның аэродинамикалық профилі – NACA 0021, хордасы – 0.25 м, ал ротор диаметрі – 2 м. Торлық әсерлердің ықпалын жою мақсатында тор элементтерінің санына (0.2–1.2 млн) және бірінші қабаттың қалыңдығына (y⁺ ≈ 0.5) сезімталдық талдауы жүргізілді. Есептеулер TSR = 2.5–4.5 диапазонында, 20 толық айналым көлемінде, тұрақталған режимге жеткенге дейін орындалды. Есептің орнықтылығын бақылау невязкалардың сходимдігі (

Obtained results and novelty (in Russian) : 1. При умеренных значениях TSR = 3–3.5 симметричный вариант ротора (отношение длин плеч = 1.0) показал наибольшие значения Cm и Cp, что подтверждает его оптимальность для условий средних скоростей ветра. 2. При высоких TSR ≥ 4 различия между конфигурациями уменьшаются; короткие плечи (0.5–0.75) формируют вторичные пики момента во второй половине оборота, что может быть полезно для управления крутильными колебаниями и снижения нагрузок. 3. Анализ распределений давления выявил, что при θ = 60° лопасти с длинными плечами имеют более выраженные зоны пониженного давления на присасывающей стороне, создавая высокий подъем и момент. При θ = 225° влияние асимметрии менее заметно. 4. Карты вихревых структур показали, что при коротких плечах усиливается вихреотделение и турбулентность в следе, тогда как длинные плечи обеспечивают более гладкий поток и стабильную аэродинамику. 5. Средние значения Cp подтвердили максимум эффективности для соотношения плеч = 1.0 при TSR ≈ 3, что делает эту конфигурацию предпочтительной для турбин малой мощности, работающих в неустойчивом ветровом режиме. 6. Изготовлен опытно-промышленный образец ВЭУ. 7. Создан прототип ВЭУ с изготовлением конструкции для исследования аэродинамических характеристик прототипа ВЭУ с возможностью регулировки начальной скорости потока.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 1. Орташа TSR = 3–3.5 мәндерінде иін ұзындықтарының қатынасы 1.0 болатын симметриялық ротор нұсқасы ең жоғары Cm және Cp мәндерін көрсетті, бұл оның орташа жел жылдамдығы жағдайларына оңтайлы екенін дәлелдейді. 2. TSR ≥ 4 жоғары мәндерінде конфигурациялар арасындағы айырмашылық азаяды; қысқартылған иінтіректер (0.5–0.75) айналымның екінші жартысында айналдыру моментінің екінші реттік шыңдарын қалыптастырады, бұл бұралу тербелістерін басқаруға және жүктемелерді азайтуға пайдалы болуы мүмкін. 3. Қысымның таралуын талдау көрсеткендей, θ = 60° кезінде ұзын иінтіректі лопасталар сору жағында қысымның төмен аймақтарын айқынырақ қалыптастырып, үлкен көтергіш күш пен айналдыру моментін тудырады. Ал θ = 225° кезінде асимметрия әсері аз байқалады. 4. Құйындық құрылым карталары қысқа иінтіректер кезінде құйынның ажырауы мен турбуленттіліктің күшейетінін, ал ұзын иінтіректер кезінде ағынның бірқалыпты әрі тұрақты аэродинамикаға ие болатынын көрсетті. 5. Орташа Cp мәндері иінтірек қатынасы 1.0 болғанда TSR ≈ 3 кезінде тиімділіктің максимумына жететінін растады, бұл конфигурацияны төмен қуатты және тұрақсыз жел режимінде жұмыс істейтін турбиналар үшін ең қолайлы етеді. 6. Жел энергетикалық қондырғының (ЖЭҚ) тәжірибелік-өнеркәсіптік үлгісі дайындалды. 7. Бастапқы ағын жылдамдығын реттеу мүмкіндігі бар ЖЭҚ прототипі жасалып, оның аэродинамикалық сипаттамаларын зерттеуге арналған конструкция әзірленді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Разработка технического задания на пилотную ветрогенераторную установку, с учетом технологичности конструкции и обеспечение соответствия нормативным требованиям для последующей разработки технической документации ветрогенератора. Высокий КПД разрабатываемой ВЭУ достигается за счет предложенной конструкции с применением Г-образных махов

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Пилоттық жел генераторы қондырғысын жасауға арналған техникалық тапсырманы әзірлеу, құрылымның технологиялық мүмкіндіктерін ескере отырып және техникалық құжаттаманы одан әрі әзірлеуге арналған нормативтік талаптарға сәйкестігін қамтамасыз ету. Жасалып жатқан ЖЭҚ-тың жоғары ПӘК Г-тәрізді махтарды қолдану арқылы қол жеткізіледі

Level of implementation (in Russian) : На основе проведенных исследований и расчетов опубликованы статьи, получен патент на полезную модель РК

Level of implementation (in Kazakh) : Жүргізілген зерттеулер мен есептеулердің нәтижесінде мақалалар жарияланып, сондай-ақ Қазақстан Республикасының пайдалы модельге арналған патенті алынды

Efficiency (in Russian) : Простота конструкции позволит повысить энергетическую производительность, надежность, экономичность и устойчивость к внешним воздействиям разрабатываемой ВЭУ

Efficiency (in Kazakh) : Құрылымның қарапайымдылығы жасалып жатқан ЖЭҚ энергетикалық өнімділігін, сенімділігін, экономикалық және сыртқы әсерлерге төзімділігін арттыруға мүмкіндік береді

Field of application (in Russian) : Результаты проекта будут иметь широкое применение в секторе ветроэнергетики. Эти результаты могут быть коммерциализированы путем привлечения инвестиций от заинтересованных сторон. Потенциальными бенефициарами результатов проекта могут быть фермеры, жители отдаленных районов, пограничных застав и различные предприятия, ищущие решения для использования возобновляемых источников энергии

Field of application (in Kazakh) : Жобаның нәтижелері жел энергетикасы саласында кеңінен қолданылатын болады. Бұл нәтижелер қызығушылық танытқан тараптардан инвестициялар тарту арқылы коммерцияландыруға болады. Жобаның нәтижелерінің әлеуетті бенефициарлары фермерлер, шалғай аудандардың тұрғындары, шекаралық застава қызметкерлері және жаңартылатын энергия көздерін пайдалану үшін шешімдер іздейтін әртүрлі кәсіпорындар болуы мүмкін