Synergetic Method Analysis of Causes Self-Oscillating Mode in the Conversion of Renewable Energy

A method for analyzing nonlinear synergistic processes related to energy conversion and renewable formulated the main causes oscillatory regimes as a result of instability.

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2018
Main Authors:	Reztsov, V., Surzhyk, T.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2018
Subjects:	synergistic method renewable energy selfoscillation
Online Access:	https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/73
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Vidnovluvana energetika
Download file:

Institution

Vidnovluvana energetika

_version_	1871103134035607552
author	Reztsov, V. Surzhyk, T.
author_facet	Reztsov, V. Surzhyk, T.
author_institution_txt_mv	[ { "author": "V. Reztsov", "institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine" }, { "author": "T. Surzhyk", "institution": "Institute of Renewable Energy, NAS of Ukraine" } ]
author_sort	Reztsov, V.
baseUrl_str	https://ve.org.ua/index.php/journal/oai
collection	OJS
datestamp_date	2026-07-18T06:32:08Z
description	A method for analyzing nonlinear synergistic processes related to energy conversion and renewable formulated the main causes oscillatory regimes as a result of instability.
first_indexed	2025-07-17T11:37:14Z
format	Article
fulltext	КОМПЛЕКСНІ ЕНЕРГЕТИЧНІ СИСТЕМИ НА ОСНОВІ ВДЕ ISSN 1819-8058 Відновлювана енергетика. 2017. № 1 14 УДК 620.91:697.329 В.Ф.Рєзцов1, чл.-кор. НАН України, Т.В.Суржик2, канд.техн.наук (Інститут відновлюваної енергетики НАН України, Київ) Синергетичний метод аналізу причин виникнення автоколивальних режимів у процесах перетворення енергії відновлюваних джерел Розроблено метод синергетичного аналізу нелінійно пов’язаних процесів перетворення енергії відновлюваних джерел і сфо- рмульовані основні причини виникнення автоколивальних режимів у результаті розвитку нестійкості. Бібл. 2. Ключові слова: синергетичний метод, відновлювані джерела енергії, автоколивання. Orcid: 10000-0001-8431-3968; 20000-0002-1418-7748. Вступ. Однією з важливих науково- технічних проблем відновлюваної енергетики, яка на теперішній час не лише не вирішена, але навіть не поставлена, є проблема ресурсу та надійності обладнання. З досвіду, накопиченого в традиційній та атомній енергетиці, а також в авіаційній та космічній техніці, де добре розви- нуті методи прискорених випробувань, витікає, що однією з головних причин, що визначає ре- сурс та надійність, є змінні в часі механічні, електромагнітні чи інші навантаження, що вини- кають внаслідок наявності коливальних періодичних складових, які обумовлені проявом автоколивальних режимів процесів перетворення енергії того чи іншого виду. Особливістю відновлюваних джерел є те, що процеси перетворення енергії в них реалізуються за рахунок взаємопов’язаних (часто нелінійно пов’язаних) процесів різної фізичної природи, на- приклад, в сонячній енергетиці – електродинаміка + теплопровідність, у вітроенергетиці – аеродина- міка + механіка, в електрохімічних накопичувачах енергії – електродинаміка + дифузія зарядів, у біоенергетиці, пов’язаній з отриманням біогазу – хімічна кінетика + дифузія + теплопровідність і т.д. Постановка задачі. У відповідності з [1] не- залежно від фізики процесів вони можуть бути представлені у вигляді узагальненої системи рівнянь такого вигляду:             ,...,,,...,,, ,...,,,...,,, ,...,,,...,,, .2121 212212 2 211211 1 nnnn n nn nn uuuFuuuL t u uuuFuuuL t u uuuFuuuL t u          (1) де nuuu ...,,, 21 – набір фізичних (у даному випадку векторних) змінних; nLLL ...,,, 21 – набір диференціальних операторів по просторових коор- динатах; nFFF ...,,, 21 – набір щільностей джерел. До такого вигляду приводить, наприклад, система рівнянь термодифузії, нелінійно зв’язаної по джерелах    nTFnTF nT ,,, :     Δ , , Δ , , p T n n Tc T F T n t n D n F T n t            (2) де nT , – температура та концентрація. Методика аналізу стійкості. Стандартна по І.Пригожину процедура аналізу системи рівнянь (1) на стійкість полягає в представленні функцій nuuu ...,,, 21 у вигляді:       1 10 1 1 1 2 20 2 2 2 0 , exp , , exp , , exp ,n n n n n u u u u u i k r t u u u u u i k r t u u u u i k r t                                                             (3) © В.Ф.Рєзцов, Т.В.Суржик, 2017 КОМПЛЕКСНІ ЕНЕРГЕТИЧНІ СИСТЕМИ НА ОСНОВІ ВДЕ ISSN 1819-8058 Відновлювана енергетика. 2017. № 1 15 де змінні з індексом "0" описують незбурений стан; 1u , 2 nu ,..., u  – малі збурення; 1u , 2 nu ,..., u   – амплітуди збурень; k  – хвильовий вектор, який визначає просторову структуру збу- рень; r – радіус-вектор;  – частота збурень, що визначають зміну збурень у часі; .12 i Підстановка (3) в (2) з урахуванням розкладу функцій    nTFnTF nT ,,, в ряди Тейлора з точністю до малих другого порядку по збуреннях приводить до системи рівнянь такого вигляду:         . , 00 00 0 00 00 0 n n FT T FFnD t nnD t n n n FT T FFT t TcT t T с nn nnn TT Tpp                              (4) Тут            .,,,,, ,,,,,, 00 0 00 0 00 0 00 0 000000 nnTT n F n FnnTT T F T FnnTT n F n F nnTT T F T FnnTTFFnnTTFF nnnnTT TT nnTT                          . За відсутності флуктуацій у системі (4) залишаються лише рівняння для незбуреного ста- ну, а система для збурень набуває в матричній формі вигляду:     11 12 21 22 2 11 12 0 0 2 21 22 0 0 ˆ ˆ, , , , , . p ò T T n n A ATT ñ t A A n A Ant F FA k A T n F FA A Dk T n                                                      (5) Після диференціювання системи (5) за часом t приходимо до системи алгебраїчних рівнянь відносно nT  ,, : 11 12 21 22 , , p n c T A T A n n A T A n             (6) які після вилучення збурень nT  , приводять- ся до алгебраїчного рівняння другого порядку відносно  : 001 2 2  aaa  , (7) де npca 2 , а коефіцієнти 01 , aa залежать не лише від npc  ,, , але також і від компо- нент матриці Â . Аналіз структури рівнянь (6), (7) приводить до таких основних висновків: 1. Збурення nT  , синхронізовані між со- бою в часі і скорельовані в просторі, тобто функ- ціонально в обох випадках пропорціональні від- повідно (3)  trki  exp . 2. Зниження порядку рівняння (7) може бути реалізоване при розділенні процесів на такі, які змінюють температури та концентрації в часі на "швидкі" і "повільні" (наприклад, при 0n ), коли параметр 02 a в рівнянні (7). Така сама ситуація має місце, коли одна з позадіагональних компонент матриці  12 21 ˆ абоA A A дорівнює ну- лю. Якщо ж обидві позадіагональні компоненти дорівнюють нулю, то в цьому випадку процеси формування структур для теплопровідності та дифузії виявляються незалежними одна від одної. В загальному випадку підстановка (3) в (1) приводить до дисперсійного рівняння порядку n по  з такими ж вище сформульованими по п. 1, 2 властивостями: КОМПЛЕКСНІ ЕНЕРГЕТИЧНІ СИСТЕМИ НА ОСНОВІ ВДЕ ISSN 1819-8058 Відновлювана енергетика. 2017. № 1 16  , 0;nP k  1 1 0,...n n n n nP          , ( 8) корені якого можуть бути в загальному випадку комплексними ,)( iк i  причому нену- льові значення уявної складової визначають схильність до появи автоколивань, тому що             exp exp exp exp exp cos sin . r i r i r i i t i t t i t t t i t                 (9) Таким чином, наявність автоколивань при розвитку нестійкості у випадку 0r з послі- дуючою стабілізацією  trexp при t зале- жить від умов, при яких 0i . Як витікає з дея- ких робіт, опублікованих в огляді [1] та низці робіт, опублікованих у журналі "Відновлювана енергетика" за 2005-2016 рр., передумови для ви- конання умови 0i є наступні: 1. Високий порядок полінома  kPn , , тому що при 2n корені рівняння (5) можуть бути комплексними. 2. Наявність у системі диференціальних операторів по просторових координатах непарно- го порядку, тому що одноразове диференціювання функцій nuuu  ,...,, 21 по координатах може приводити до комплексності коефіцієнтів 01 ...,,  n у поліномі  kPn , . Фізично така ситуація може реалізовуватися за рахунок залежності параметрів (наприклад, коефіцієнта теплопровідності від координат чи температури), а також при залежності амплітуд збурень та (або) компонент хвильового характеру збурень k  від координат. 3. Завдання просторової структури збурень, тобто структури вектора k  не в декартовій системі координат zyx ,, , коли, наприклад, опе- ратор 2 2 2 2 2 2 zyx          визначає парний (другий) порядок диференціювання по zyx ,, , а в циліндричній, сферичній та інших системах ор- тогональних координат, коли диференціальні оператори по деяких координатах мають непар- ний порядок. Загальний висновок полягає в наступному. Автоколивальні режими процесів перетворення енергії, незалежно від того, яка фізика лежить у їх основі, є розповсюдженими, реалізуються на фоні утворення просторово неоднорідних струк- тур, які задаються вектором k  , що може створю- вати суттєвий вплив на ресурс та надійність функціонування систем перетворення енергії відновлюваних джерел внаслідок процесів деградації [2]. 1. Резцов В.Ф. Некоторые принципы синергетического анализа процессов преобразования энергии нетрадиционных и возобновляемых источников // Відновлювана енергетика. – 2005. – №1. – С. 19-25. 2. Коган Ш.М. Низкочастотный токовый шум со спек- тром f/1 в твердых телах // Успехи физических наук. – 1985. – Т.145. – №2. – С. 285-328. REFERENCES 1. Reztsov V.F. Some principles synerhetycheskyy analysis of energy transformation processes and netradytsyonnyh and vidnovlyvanuh // Renewable energy sources. – 2005. – № 1. – 19-25. 2. Kogan Sh.M. Nyzkochastotnyy tokovyy noise in the spectrum f/1 of solid in body // Physics-Uspekhi. – 1985. – T.145. – № 2. – P. 285-328. В.Ф.Резцов, чл.-корр. НАН Украины, Т.В.Суржик, канд.техн.наук (Институт возобновляемой энергетики НАН Украины, Киев) Разработан метод синергетического анализа нелинейно связанных процессов превращения энергии возобновляемых источников и сформулированы основные причины возникно- вения автоколебательных режимов в результате развития неустойчивости. Библ. 2. Ключевые слова: синергетический метод, возобновляемые источники энергии, автоколебания. Ryeztsov V., Surzhyk T. (Institute of the renewable energy, NAS of Ukraine, Kyiv) Synergetic Method Analysis of Causes Self-oscillating Mode in the Conversion of Renewable Energy A method for analyzing nonlinear synergistic processes related to energy conversion and renewable formulated the main causes oscillatory regimes as a result of instability. References 2. Keywords: synergistic method, renewable energy, self- oscillation. Стаття надійшла до редакції 13.02.17 Остаточна версія 03.03.17
id	veorgua-article-73
institution	Vidnovluvana energetika
keywords_txt_mv	keywords
language	Ukrainian
last_indexed	2026-07-19T01:03:22Z
publishDate	2018
publisher	Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
record_format	ojs
resource_txt_mv	veorgua/15/f65275496451a4b1cb27d72fdedf5415.pdf
spelling	veorgua-article-732026-07-18T06:32:08Z Synergetic Method Analysis of Causes Self-Oscillating Mode in the Conversion of Renewable Energy Synergetic Method Analysis of Causes Self-Oscillating Mode in the Conversion of Renewable Energy Синергетичний метод аналізу причин виникнення автоколивальних режимів у процесах перетворення енергії відновлюваних джерел Reztsov, V. Surzhyk, T. synergistic method renewable energy selfoscillation синергетичний метод відновлювані джерела енергії автоколивання синергетический метод возобновляемые источники энергии автоколебания A method for analyzing nonlinear synergistic processes related to energy conversion and renewable formulated the main causes oscillatory regimes as a result of instability. Разработан метод синергетического анализа нелинейно связанных процессов превращения энергии возобновляемых источников и сформулированы основные причины возникновения автоколебательных режимов в результате развития неустойчивости. Розроблено метод синергетичного аналізу нелінійно пов’язаних процесів перетворення енергії відновлюваних джерел і сформульовані основні причини виникнення автоколивальних режимів у результаті розвитку нестійкості. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2018-07-02 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/73 Vidnovluvana energetika ; No. 1 (48) (2017): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 14-16 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 1 (48) (2017): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 14-16 Відновлювана енергетика; № 1 (48) (2017): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 14-16 2664-8172 1819-8058 uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/73/47 Copyright (c) 2017 V. Reztsov, T. Surzhyk https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
spellingShingle	synergistic method renewable energy selfoscillation Reztsov, V. Surzhyk, T. Synergetic Method Analysis of Causes Self-Oscillating Mode in the Conversion of Renewable Energy
title	Synergetic Method Analysis of Causes Self-Oscillating Mode in the Conversion of Renewable Energy
title_alt	Synergetic Method Analysis of Causes Self-Oscillating Mode in the Conversion of Renewable Energy Синергетичний метод аналізу причин виникнення автоколивальних режимів у процесах перетворення енергії відновлюваних джерел
title_full	Synergetic Method Analysis of Causes Self-Oscillating Mode in the Conversion of Renewable Energy
title_fullStr	Synergetic Method Analysis of Causes Self-Oscillating Mode in the Conversion of Renewable Energy
title_full_unstemmed	Synergetic Method Analysis of Causes Self-Oscillating Mode in the Conversion of Renewable Energy
title_short	Synergetic Method Analysis of Causes Self-Oscillating Mode in the Conversion of Renewable Energy
title_sort	synergetic method analysis of causes self-oscillating mode in the conversion of renewable energy
topic	synergistic method renewable energy selfoscillation
topic_facet	synergistic method renewable energy selfoscillation синергетичний метод відновлювані джерела енергії автоколивання синергетический метод возобновляемые источники энергии автоколебания
url	https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/73
work_keys_str_mv	AT reztsovv synergeticmethodanalysisofcausesselfoscillatingmodeintheconversionofrenewableenergy AT surzhykt synergeticmethodanalysisofcausesselfoscillatingmodeintheconversionofrenewableenergy AT reztsovv sinergetičnijmetodanalízupričinviniknennâavtokolivalʹnihrežimívuprocesahperetvorennâenergíívídnovlûvanihdžerel AT surzhykt sinergetičnijmetodanalízupričinviniknennâavtokolivalʹnihrežimívuprocesahperetvorennâenergíívídnovlûvanihdžerel

Synergetic Method Analysis of Causes Self-Oscillating Mode in the Conversion of Renewable Energy

Institution

Similar Items