CC BY
36
55,9% ускоряет обработку кампаний в сравнении с текущим Oracle. GreenPlum ускоряет обработку кампаний на 31,4%.
Таким образом, ускорение обработки больших данных на GreenPlum в соответствии с оборудованием (таб. 1) - в 2 раза, чем текущая версия Oracle, на Exadata - ускорение в 4 раза.
В заключение проведенного анализа исследуемых решений для увеличения производительности обработки больших данных, можно выявить Oracle Database с опцией Real Application Clu^er Exadata, как самую высокопроизводительную систему в сравнении с аналогами MPP-решений.
Список литературы:
1. Greenwald, Rick; Stackowiak, Robert; Alam, Maqsood; Bhuller, Mans. Achieving Extreme Performance with Oracle Exadata. - N. Y.: McGraw-Hill, 2011. - 432 p.
2. Osborne, Kerry; Johnsn, Randy and Poder Tanel. Expert Oracle Exadata. - N. Y.: Apress, 2011. - 500 p.
3. Ponniah, Paulraj. Data Warehousing Fundamentals for It Professionals. - Hoboken, N. J.: John Wiley and Sons, 2010. -P. 189-200. - 571 p.
4. Pricket Morgan, Timothy. Oracle cranks up the flash with Exadata X3 sy^ems. Ellison: Rotating disk drives are so 20th century. - The Regi^er, 2012.
ВЕТРОУСТАНОВКА С ВИХРЕВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОТОКОВ СПЛОШНОЙ СРЕДЫ
Серебряков Рудольф Анатольевич
кандидат техн. наук, ведущий научный сотрудник ФАНО ФГБНУ всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства
WIND TURBINE WITH THE VORTEX CONVERTER CONTINUUM
Serebryakov Rudolf
candidate of technical sciences, leading research scientiM The Fegeral agency of scientific organizations, Federal Mate scienctific InMitute Aii-Russian Scientific InMi-tute for
Electrification of Agriculture, VIESH
АННОТАЦИЯ
В проблемах преобразования солнечной и ветровой энергии, а также энергии гидроресурсов, применение закрученных ламиниризированных потоков способно сыграть важную роль в связи с термогидравлической особенностью этих течений, концентрирующих в вихревой струе потоки кинетической энергии, рассеянные в окружающем пространстве. Это позволяет использовать низкопотенциальные термовосходящие течения, индуцированные солнечным нагревом, слабые ветра и кинетическую энергию потоков в руслах рек и гидроканалов.
ABSTRACT
In problems of the conversion of solar and wind energy resources, the use of twined laminarizing flows can play important role in connection with the thermal-hydraulic characteri^ic of these movements, concentration in the vortex jet breams of the kinetic energy that is scattered in thresurounding space. This allows the use of low-pressure thermochimie currents induced by solar heating, a weak wind and kinetic energy flows in rives and canals. The ability of vortex jets to concentrate in his trunk the energy scattered in the surrounding space allows, in addition to flows withhigh heat or high-speed potentials, to use the low-potentire flow moving in the atmosphere and waters with skoro^yami 0,5 to 2 m/s, which considetably indu^ry broadens the range of utilization of heat flow discharged into the external environment indu^ry companies, the possibilities of transforming helioenergy as thermoinsulating ascending jets of air, energy, weak winds and a slow hydraulic flows.
Ключевые слова: ветер, ветроэнергетика, вихревой эффект, вихревой ветропреобразователь, поток, сплошная среда.
Keywords: wind, windenergy, a vortex effect, vortex micropropagation., converter, flow, continuous.
Ветровой энергетический потенциал России в несколько раз превышает сегодняшние потребности страны в электроэнергии, однако, конструкционные особенности современных лопастных ветряков и низкие скорости ветров на территории России делают невозможным его использование. Для эффективной работы лопастных ветряков необходима скорость ветра более шести метров в секунду. Использование ветроустановок (ВЭУ) на базе «Вихревых преобразователей потоков сплошной среды», способных использовать низкопотенциальные воздушные потоки (малые ветра), утилизированные тепловые потоки, сбрасываемые во внешнюю среду промышленными предприятиями и возможности преобразования гелио и гелиотер-
мальной энергии в виде термоиндуцированных восходящих струй воздуха, позволит вырабатывать электроэнергию на воздушных потоках, движущихся со скоростью от 3-4 м/с [1, 2, 3, 4]. В основе работы (и конструкции) «Вихревого преобразователя потоков сплошной среды» (ВП) - т.н. «вихревой эффект»[5, 6, 7, 8, 9, 10]. В результате многолетних исследований, с использованием аэродинамических труб ЦАГИ, был создан «задел» теоретических основ и конструкций ветроустановок нового класса, алгоритмы и методики расчета устройств, использующих «вихревой эффект», а также модели и опытные образцы. Конструкция ВП (Рис.1) содержит: входное и вытяжное устройство, направляющие аппараты (Рис.2), ротор (Рис.3)
и дефлектор. Установка автоматически подстраивается под реальную скорость ветра и обеспечивает преобразование энергии ветра с высокой эффективностью и широком диапазоне ветров (Рис.4) [11, 12, 13, 14].
Особенности ВП относительно традиционных ветряков: - в 1,5-2 раза меньше рабочая скорость ветра и массо-габаритные параметры;
- «ротор-генератор» исключает вал, нет системы «уста-нова на ветер»;
- конструкция предполагает её модульное исполнение из идентичных функциональных модулей (Рис.5);
- стабилизация числа оборотов ротора обеспечивается изменением входной площади воздухозаборника;
- коэффициент использования энергии ветра ^~0,3; быстроходность 2-1,5-2,0;
Рис.1. Конструкция ВП Fig.1. The design of the EP
Рис.2. Элемент направляющего аппарата Fg.2. The elements of the guide vanes
Рис.3. Ротор Fig.3. The rotor
Рис.4. Графики N = f(VB) для различных вариантов ВЭУ Fig.4. Schedule for different wind turbines
Рис.5. Схема модульного исполнения ВП Fig.5. Driving modular
Создание Вихревых преобразователей потоков сплошной среды (ВП) основано на возможности формирования ламинаризированных закрученных потоков, образованных кривыми второго порядка в вертикальной плоскости и по спирали Архимеда в горизонтальной плоскости, подобных по своим свойствам природному смерчу, обладающему значительным запасом кинетической энергии [15, 16, 17].
Рассмотрим коротко физические процессы, протекающие при работе вихревого преобразователя. Круговое трехмерное осесимметричное установившееся течение вязкого, сжимаемого, теплопроводного газа описывается системой уравнений движения, сплошности, энергии и состояния, которая в цилиндрической системе координат имеет следующий вид:
Уравнение движения:
Уравнение сплошности:
д{р < г • иг) f3(p г ■ у.)
Sz
= 0
Уравнение энергии:
Уравнение состояния:
Решая приведенные выше уравнения можно прийти к выводу, что в радиально-круговом потоке газа ни вязкость, ни сжимаемость не могут изменить закона потенциального потока (закона свободного вихря) в распределении скорости и постоянства полной температуры по радиусу. Также известно, что устойчивость круговых потоков обеспечивается во всех случаях, когда возмущения приводят к увеличению момента количества движения на внешней границе потока или уменьшению на его внутренней границе.
Статор ВП, являющийся генератором закрученного потока (Рис.6) , образован группой симметрично расположенных по окружности каналов, воспроизводящих траекторию движения воздушных струй в природных смерчах, стекающихся в центральную осевую зону статора.
В приосевой, центральной области сформированного в устройстве вихря, давление понижено по отношению к внешнему атмосферному давлению, что способствует образованию тяги и всасыванию тем самым в этот смерчеобраз-ный столб дополнительной массы воздуха.
Рис. 6. Генератор закрученного потока Fig.6. Swirling flow generator
Вихревое движение возникает в турбулентном потоке Стоит отметить, что градиент статического давления может вязкого сжимаемого газа, имеющем градиент статического быть обусловлен гравитационными, инерционным, электри-давления по нормали к направлению основного движения. ческим или магнитным полями.
Важным фактором, вынуждающим воздух двигаться по заданным траекториям, является избыточное давление торможения р, определяющее величину азимутальной компоненты скорости вращения потока при выбранной форме закручивающего канала статора.
Величина избыточного давления торможения определяется:
Зная давление торможения для всех сечений канала можно оп-ределить значения компонентов скорости потока -осевой Уг .(г), радиальной Уг .(г) и азимутальной Уф .(г) (Рис. 7). Физический смысл составляющих (Уг .(г), Уг .(г), Уф .(г)) скорости потока позволяет считать, что Уг(г) - интенсифицирует давление у стенок цилиндрической камеры статора ВП; У2(г) - расходуется в энергетическом балансе на преодоление гидравлического сопротивления в осевом движении вихря; Уф .(г) - частично преобразуется в энергию в форме механической работы потока на лопатках ротора ВП и частично рассеивается в окружающую среду.
Рис. 7 Компоненты скорости потока в цилиндрической зоне статора Fig.7. The components of velocity in a cylindrical area of the &ator
струи. Очевидно так же, что ВП имеет свои границы устойчивой работы, определяемые минимальными значениями р(г,г) и Уг (г).
Так как каналы проектируемого ВП имеют специальный профиль (Рис. 8) в горизонтальной и вертикальной плоскостях, меняющийся от сечения к сечению, так, что в центральную зону должны поступать струи, "сшивающиеся" в общий смерчеобразный вихревой поток, движение в канале рассматривается как безотрывное, ускоряющееся к выходной щели.
Условием работоспособности Вихревого преобразователя является зависимость:
При условии, что вся энергия потока с компонентой скорости Уф полностью перейдет в полезную работу, а величина р(г,г) - давление за ротором ВП. Если это условие не соблюдается, то часть кинетической энергии закрученного потока следует превращать в давление подтормаживания
Рис. 8 Схема канала статора Fig.8. The channel circuit &ator
Траектория воздушных струй, обеспечивающая условия для образования квазипотенциального ламинаризирован-ного потока, подобного природному смерчу, описывается системой из двух уравнений, характеризующих ее в двух плоскостях. Проекция траектории на горизонтальную плоскость описывается уравнением:
ф1 = ф0 + [Уф (r)/Vr (г)] • г2с • [1/г21 - 1/гЮ], а в вертикальной плоскости проекции, соответствующей уравнению:
Условно можно в первом приближении представить Вихревой преобразователь как аналог вихревой самовакууми-рующейся трубы. На выходе установлен ротор, а цилиндри-
ческая зона статора выполняет функцию направляющего аппарата турбины. Таким образом, при втекании воздуха из атмосферы в зону вихреобразования через тангенциальные направляющие каналы в вихревой зоне возникает интенсивный круговой поток или свободный вихрь, перемещающийся в сторону выходного сечения статорной части установки. По мере осевого перемещения этот поток взаимодействует с заполняющим приосевую ось потоком эжектируемого снизу потока воздуха. За счет воздействия внешнего кругового потока, приосевой поток, являющийся вынужденным вихрем, закручивается в ту же сторону и движется в сторону выходного сечения под действием осевого градиента давления. В Таблице 1 и на Рис.9, 10, 11, 12 представлены результаты компьютерного исследования потоков сплошной среды в вихревой и периферийной зонах Вихревого преобразователя [18, 19].
Таблица 1 Table 1
Массовый расход воздуха, кг/с Полное давление, Па Скорость, м/с
На входе воздуха 0.0051833163 101325 0.27886328
На входе газа 0.02398211 101773.14 0.2
На выходе из установки 0.029139828 101582.27 18.855532
Рис.9. Поля скоростей потоков рабочего тела на входе в статорную часть установки Fig. 9. Fields working fluid flow rates at the inlet of the flator part of the plant
Рис.10. Распределение скоростей рабочего тела от входа - к выходу из статорной части установки Fig.10. The velocity diflribution of the working fluid from the entrance - exit the flator part of the plant
Рис.11. Линии тока набегающего воздушного потока Fig.11. Streamlines incoming airflow
Рис.12. Линии тока воздушного потока (вид сверху) Fig.12. Streamlines airflow (top view)
Выводы
В статье представлены обобщенные результаты теоретических и экспериментальных исследований Вихревых преобразователей потоков сплошной среды, а также под-
тверждена возможность создания вихревых ветроустановок на базе Вихревых преобразователей потоков сплошной среды, способных использовать низкопотенциальные воздушные потоки, движущиеся со скоростью от 3-4 м/с и, кроме
того, утилизированные тепловые потоки, сбрасываемые во внешнюю среду промышленными предприятиями.
Список литературы
1. Бирюк В.В., Серебряков Р.А., Вихревая ветроэнергетическая установка, труды 7-й Международной н/т конференции «Энергосбережение и энергообеспечение в сельском хозяйстве, часть 4, М. ГНУ ВИЭСХ, 2010, с.248-252.
2. Бирюк В.В., Серебряков Р.А., Цыбизов Ю.И., Шелудь-ко Л.П., Газо-ветроэнергетическая установка, ж. Альтернативный киловатт, 2011, №5, с. 48-51.
3. Бирюк В.В., Серебряков Р.А., Зазимко В.Н., Вихревая ветро-солнечная энергетическая установка, ж. Альтернативная энергетика и экология, №7, 2013 г., с. 23-26.
4. Серебряков Р.А., Бирюк В.В., Vortex effect - vortex energy technologies, Research in Agricultural Electric Engineering, volume 4, 2013, №4, page 74-78.
5. Серебряков Р.А., Волов В.Т., Исследование СВТ с вращающимся диффузором, депонировано в ВИНИТИ (УДК 621.43.46), №5713, 1984, 9 с.
6. Серебряков Р.А., Волов В.Т., Анализ возможности использования СВТ с вращающимся диффузором, Межвузовский сборник КУАИ «Аэродинамика ЛА и их систем», 1987, с. 134-138.
7. Серебряков Р.А., Бирюк В.В., Практическое применение вихревого эффекта, ж. Конверсия, №10, 1994, с. 19-20.
8. Серебряков Р. А., Некоторые вопросы теории вихревой энергетики, научные труды ВИЭСХ, т. 85, 1999, с. 34-54.
9. Серебряков Р. А., Вихревая энергетика, научные труды ВИЭСХ, т. 86, 2000, с. 80-92.
10. Серебряков Р.А., Бирюк В.В., Вихревая ветроэнергетическая установка, сб. «Ракетно-техническая техника», сер. XII, Самара, 2000, с. 43-73.
11. Серебряков Р.А., Калениченко А.Б., Вихревая ветроэнергетика, ж. Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века, №11, 2001, с. 28-29.
12. Серебряков Р.А., Калениченко А.Б., Савченко А.М., Родионов Ю.Н., Энергия вихря и энергия вакуума - от теории к практике, ж. Энергетика и промышленность России, 2003, № 6, с. 10-12.
13. Серебряков Р.А.. Автономная ветроэнергетика, ж. Строительные материалы, оборудование и технологии XXI века, №7, 2004, с. 53-55.
14. Серебряков Р.А., Бирюк В.В., Пиралишвили Ш.А., Вихревая энергетика в энергосберегающих технологиях, сб. докл. XIX школы-семинара «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических технологиях, г. Орехово-Зуево, М. Издат. Дом МЭИ, 2013, с. 15-16.
15. Бирюк В.В., Серебряков Р.А., Толстоногов А.П., Методика расчета вихревых установок, НТО СГАУЦ, Самара, 1992, 96 с.
16. Краснов Ю.К., Кикнадзе Г.И., Эволюция смерче-образных течений вязкой жидкости, ДАН СССР, 1986, т.290, №6, с.1315.
17. Краснов Ю.К., Кикнадзе Г.И., Серебряков Р.А., Патент РФ №1779283, Способ формирования потоков сплошных сред, 1990.
18. Бирюк В.В., Красноруцкий И.А., Вихревая газоветро-установка для электроснабжения компрессорных станций, Вестник Самарского аэрокосмического университета им. С.П.Королева, 2011, №5(29), с. 29-35.
19. Бирюк В.В., Красноруцкий И.А., Методика расчета и анализа аэродинамических показателей газового потока в вихревой ветроэнергетической установке, Вестник СГАКУ им. С.П. Королева, 2013, №3(41), часть 1, с. 40-47.
Реферат
Вихревая ветроэнергетическая установка (ВВЭУ) способна использовать низкопотенциальные воздушные потоки, движущиеся в атмосфере и акваториях со скоростью от 3-4 м/с, утилизированные тепловые потоки, сбрасываемые во внешнюю среду промышленными предприятиями, и возможности преобразования гелио-и геотермальной энергии в виде термоиндуцированных восходящих струй воздуха. Это устройство преобразует равномерный поток ветра в вихреобразные струи, является концентратором ветровой мощности, организует и аккумулирует энергию ветра и низкопотенциальные тепловые потоки, аналогично тому, как в природных условиях кинетическая энергия ветра, распределенная в значительном объеме, концентрируется до огромных величин в компактном ядре природного смерча или торнадо. Вих-
ревая ветроустановка способна автоматически подстраиваться под реальную скорость набегающего воздушного потока при расчетных значениях числа оборотов ротора электрогенератора, что обеспечивает преобразование энергии с высокой эффективностью при более широком диапазоне скоростей ветра. Для существующих в настоящее время ветроустановок рабочий диапазон скоростей ветра составляет от 6-15 м/с до 20-25 м/с. ВВЭУ же, за счет в первую очередь модульного построения ветро-преобразователей, позволяет расширить рабочий диапазон скоростей ветра от 3-4 м/с до 60 м/с и более. Преимущества ВВЭУ:
- в 1,5-2 раза меньше рабочая скорость ветра и массогаба-ритные размеры; - «ротор-генератор» исключает вал, нет системы «установа на ветер»;
- конструкция установки предполагает её модульное исполнение из идентичных функциональных модулей;
- стабилизация числа оборотов ротора обеспечивается изменением площади воздухозаборника установки;
- коэффициент использования энергии ветра 4 ~ 0,3, быстроходность Z = 1,5-2,0.
Bibliography
1. Biryuk V.V., Serebryakov.R.A., Vortex wind power plant, proceedings of 7th International scientific-technical conference "Energy Saving and energy in agriculture@, part 4, 2010, M, FANO FGBNU VIESH, p. 248-252.
2. Biryuk VV,Serebryakov R.A., Tsibizov Y.I., Sheludko L.P., Gas wind power inflallation, Alternative kilowatt, 2011, No.5, p.48-51.
3. Biryuk V.V., Serebryakov R.A., Zazimko VN., Vortex wind solar power plant, Alternative energy and ecology, No.7, 2013, pp.23-26.
4. Serebryakov R.A., Biryuk V.V., Vortex effect -vortex energy technologies, Research in Agriculture Electric Engineering, volume 4, 2013, No. 4, pp. 74-78.
5. Serebryakov R.A., Volov VT., Study of the special vortex tube with a rotating diffuser, deposited in VINITI (UDC 621.43.46), No. 5713, 1984, 9 p.
6. Serebryakov R.A., Volov V.T., Analtsis of the possibility ofusing special vortex tube with a rotating diffuser, Interuniversity
collection of Kuibyshev Aviation Inflitute"Aerodynamics of aircraft and their syflems", 1987, p. 134-138.
7. Serebryakov R.A., BiryukV.V, Practical application of vortex effect, Conversion,N0.10, 1994, p. 19-20.
8. Serebryakov R.A., Some problems in the theory of vortex energy, scientific works FANO FGBNU VIESH , volume 85, 2000, p. 34-54.
9. Serebryakov R.A., Vortex energy, scientific works FANO FGBNU VIESH, volume 86, 2000, p.80-92 .
10. Serebryakov R.A., Biryuk V.V., Vortex wind power plant, Aerospace Technology, a series XII, Samara, 2000, p.43-73.
11. Serebryakov R.A., Kalinichenko A.B., Vortex energy, Building materials, equipment and technologies of the XXIfl century, No.11, 2011, p. 28-29.
12. Serebryakov R.A., Kalinichenko A.B., Savchenko A.M., Rodionov B.N., The vortex energy and vacuum energy - from theory to practice, Energy and Induflry of Russia, 2003,No.6, p. 10-12.
13. Serebryakov R.A., Autonomous wind power, Building materials, equipment and technologies of the XXIfl century, No.7, 2004, p. 53-55.
14. Serebryakov R.A., Biryuk VV, Piralishvili Sh.A., A vortex energy in energy - efficient technologies, a collection of XIX reports of school - seminar "Problems of gas dynamics and heat and mass transfer in energy technology, Orelhovo-Zyevo, M, publishing house Moscow energy Inflitute, 2013, p. 15-16.
15. Biryuk V.V., Serebryakov R.A., Tolflonogov A.P., Method of calculation of vortex units, NTO,SSAU, Samara, 1992, 96 p.
16. Krasnov Yu.K., Kiknadze G.I., Evolution tornado-like flow a viscousb fluid, Doklady an USSR, 1986, t. 290, №6, p. 1315.
17. Krasnov Yu.K., Kiknadze G.I., Serebryakov R.A., RF Patent, Method of forming flows of continuouns media, 1990.
18. Biryuk VV, Krasnorutskiy I.A., Whirlpool gazovetrouflanovka to power compressor Nation, Herald SGAKU, them Korolev, 2011, №5(29), p. 29-35.
19. Biryuk V.V., Krasnorutsky I.A., Method of calculation and analysis of aerodynamic performance of the gas flow in the vortex windmill, Herald SGAKU, them. Korolev, 2013, №3(41), part 1, p. 40-47.
Abflract
The article presents the materials on the development of the power plant transforming ram wind flow into jots making it possible to use low wind and low-potential upward heat flows. The vortex wind power plant (VWPP) can use low-potential air currents moving in the atmosphere and water areas with 3-4 m/sec velocity, utilize heat flows discharged into environment by induflrial, as well as to transform solar and geothermal energy in the form of thermoinduced upward air currents. The plant transforms uniform wind flow into vortex-like currents, concentrates wind power and organizes and accumulates wind energy diflributed in large space, is concentrated to extremely high degree in compact nuclews of a tornado. The wind plant can automatically adjufled to real velocity of ram air flow at calculated values of rotating speed of the electric generator of the wind power plant, which provides high-effiency energy transformation with a wider range of wind velocities. Exiting wind power plants have operating range of wind velocities from 6-15 m/sec to 20-25 m/sec. VWPP makes it possible to expand operating range of wind velocities flow 3-4 m/sec to 60 m/sec and more primarily due to modular construction of wind corverters.
The VWPP advantages: - size, weight and operation wind velocity are 1,5-2 times low er; - generator-
rotor does not have any shaft and the "setup for the wind syflem;
- the plant configuration is modular - it is assembler of identical function modules; - flabilization of rotor speed is provided by changing the area of the plant air intake;
- wind energy efficiency is 4 ~ 0,3; specific speed Z = 1.5-2,0.
СТЕНД ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ НЕОДНОРОДНОСТИ ОКРУЖНОЙ ЖЕСТКОСТИ АВТОМОБИЛЬНОЙ ШИНЫ
Сиротин Павел Владимирович,
канд. техн. наук, доцент кафедры «Автомобильный транспорт и организации дорожного движения»,
г. Новочеркасск, Ростовская область
Хромов Сергей Сергеевич
магистр кафедры «Автомобильный транспорт и организации дорожного движения»,
г. Новочеркасск, Ростовская область
АННОТАЦИЯ
Рассматриваются способы диагностики неравномерного распределение жесткости по окружности автомобильной шины. Описаны причины появления данного явления, приведены конструкции существующих стендов и методы проведения испытаний для выявления неоднородного распределения жесткости шины. Предложены конструкторские решения диагностического стенда.
ABSTRACT
The methods of diagnosis of the uneven diflribution of the fliffness of a car tire circumference . Describes the causes of this phenomenon , we give - us design of exiting Sands and tefl methods for the detection of an inhomogeneous diflribution of the fliffness of the tire. Proposed design solutions diagnoflic fland.
