ГОСТ Р 54418.1-2012 (МЭК 61400-1:2005) Возобновляемая энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Часть 1. Технические требования

     6.3 Режимы ветра

ВЭУ должна обеспечивать надежное и безопасное функционирование при режимах ветра, соответствующих выбранному классу.

Расчетные параметры режимов ветра должны быть подробно отражены в проектной документации ВЭУ.

Режимы ветра для обеспечения безопасности и определения силового воздействия на элементы конструкции ВЭУ разделяются на нормальные режимы ветра, которые часто случаются в течение нормальной эксплуатации ВЭУ, и экстремальные режимы ветра, которые имеют периоды повторяемости 1 год и 50 лет.

Режим ветра определяется сочетанием постоянного осредненного воздушного потока с переменным расчетным профилем порыва ветра или с турбулентностью. Во всех случаях должно быть рассмотрено влияние отклонения осредненного потока (далее средний поток) относительно горизонтальной плоскости до 8°. Этот угол отклонения потока принимается постоянным по высоте.

Выражение "турбулентность" обозначает среднюю величину случайных изменений скорости ветра в течение 10 мин. В том случае, когда используется модель турбулентности, она (модель турбулентности) должна учитывать изменения скорости ветра, сдвигов и направления и позволять выполнение статистической выборки в меняющихся сечениях. Три составляющие вектора, описывающие турбулентность, определяются как:

- продольная составляющая - по направлению средней скорости ветра;

- боковая составляющая - горизонтально и перпендикулярно к продольной составляющей;

- нормальная составляющая - перпендикулярно к продольной и боковой составляющим, т.е. имеет отклонение от вертикали на угол отклонения среднего потока.

Для нормальных классов ВЭУ спектральная плотность мощности векторного поля скоростей ветра, используемая в модели турбулентности, должна удовлетворять следующим условиям:

а) среднее квадратическое отклонение продольной составляющей скорости ветра , м/с, принимается постоянным по высоте и определяется в 6.3.1.3, 6.3.2.1, 6.3.2.3; составляющие, перпендикулярные к среднему направлению воздушного потока, должны иметь следующие наименьшие характерные отклонения:

________________

Действительные значения зависят от выбора модели турбулентности и требований раздела 6.

- боковая составляющая: ;

- нормальная составляющая: ;

б) продольный масштаб турбулентности воздушного потока на высоте оси ветроколеса z выражается зависимостью:

.                                                           (5)

В зависимости от частоты в инерционной области (высокая частота) спектральные плотности энергии трех ортогональных составляющих S(f), S(f), S(f), м/с, должны постепенно приближаться к функциям:

,                                                      (6)

     
;                                                          (7)

в) допускается использовать общепризнанную модель для описания когерентности, определяемую совокупной величиной взаимной спектральной плотности продольных составляющих вектора скорости, деленной на автоспектральную функцию в пространственно удаленных точках плоскости, нормальной к продольному направлению.

Рекомендуется использовать универсальную модель Манна для турбулентности в потоке со сдвигом, которая удовлетворяет изложенным требованиям (приложение B). Другая часто используемая модель - модель Каймала, которая удовлетворяет этим требованиям, также приведена в приложении B.

Использование других моделей должно быть обосновано, так как выбор модели существенно влияет на величину проектных нагрузок.

6.3.1 Нормальные режимы ветра

6.3.1.1 Модель распределения скорости ветра

Выбор модели распределения скорости ветра оказывает существенное влияние на проектирование ВЭУ, потому что определяет частоту изменения нагрузок, действующих на элементы конструкции в нормальных проектных состояниях. Средняя величина скорости ветра на высоте оси ветроколеса, определенная на 10-минутном интервале, определена в соответствии с распределением Рэлея:

,                                                  (8)