Ann an cruth-tìre lùth glan, tha cumhachd-uisge na phrìomh cholbh ann an cruth-atharrachadh lùtha, air sgàth a nàdar ath-nuadhachail, cosgais ìseal, agus comasan làidir cothromachaidh luchdan as àirde. Bho na roth-uidheaman mòra ann an Dama nan Trì Gorges gu sruthadh socair ionadan cumhachd-uisge beaga ann an roinnean beanntach, bidh tionndadh an roth-uidheam an-còmhnaidh an cois an tionndaidh lùtha bho “lùth comasach uisge → lùth meacanaigeach → lùth dealain.” Tha prìomh tharraing cumhachd-uisge na laighe anns an atharrachadh sònraichte a th’ aig aonad roth-uidheam-gineadair cumhachd-uisge fo dhiofar shuidheachaidhean ceann uisge agus sruthadh. Tha am modail taisbeanaidh fiùghantach seo, tro ath-riochdachadh ceart de sheòrsan roth-uidheam prìomh-shruthach leithid roth-uidheaman ath-bhualadh agus roth-uidheaman impulse, a’ sealltainn innleachdas sònraichte an eadar-obrachaidh eadar an roth-uidheam agus sruthadh uisge. (1) Modail Roth-uidheam Ath-bhualadh: An Iomlaid Lùtha “A’ gabhail ri” eadar Sruth Uisge agus Lannan Is e modail roth-uidheam Francis an “uile-chothromach” as fharsainge a thathas a’ cleachdadh. Tha am modail ag ath-riochdachadh structar cridhe aonad 700MW aig Stèisean Cumhachd nan Trì Gorges aig sgèile 1:25. Tha trast-thomhas de 30cm aig an ruitheadair agus tha 13 lannan sruth-lìnichte ann (ceàrn inntrigidh 15°, ceàrn toraidh 20°) air an cur air dòigh gu radaigeach; timcheall air an ruitheadair tha bann-iùil atharrachail (24 bann-iùil, air an dèanamh de phlastaig ABS agus frèam meatailt co-dhèanta), ceangailte ri “fàinne riaghlaidh,” as urrainn fosgladh a’ bhanna-iùil atharrachadh (0-30°). Tha an còmhdach follaiseach air a dhèanamh de acrylic tilgte. Bidh uisge (bho shiostam uisge cuairteachaidh air a stiùireadh le pumpa beag) a’ sruthadh gu cothromach a-steach don chòmhdach bho gach taobh, air a stiùireadh leis na bann-iùil, agus a’ bualadh air lannan an ruitheadair aig astar sruthadh samhlaichte de 20m/s, a’ toirt air an ruitheadair rothladh (150 rpm, a tha co-ionann ri 125 rpm den aonad fhèin). Tha cridhe an taisbeanaidh dhinimigeach na laighe ann an tionndadh lùtha “gabhail a-steach uisge cuairteachaidh”: Nuair a thèid fosgladh a’ bhanna-iùil atharrachadh gu 20°, bidh am meatair sruthadh a’ sealltainn “ìre sruthadh samhlaichte 5L/s”, bidh am meatair astair a’ seasmhachadh aig 150 rpm, agus bidh modail a’ ghineadair a’ toirt a-mach 220V. Nuair a thathar a’ dèanamh atharrais air “sruthadh nas motha rè seusan na tuile” (leis a’ bhàin-iùil fosgailte gu tur), bidh astar an roth-uidheam ag àrdachadh gu 180 rpm, agus bidh am bholtadh ag èirigh gu 240V. Bidh an scrion a’ taisbeanadh aig an aon àm “Tha roth-uidheaman Francis freagarrach airson cinn uisge 50-700m agus faodaidh iad èifeachdas de 95% a choileanadh”. Tha an dealbhadh seo a’ dèanamh prionnsapal ath-bhualadh “eadar-dhealachadh cuideam air gach taobh de na lannan a tha a’ draibheadh an roth-uidheam” furasta a thuigsinn, a’ mìneachadh gu foirfe carson a tha roth-uidheaman Francis mar an roghainn as fheàrr airson cinn uisge àrd agus ìrean sruthadh mòra. Tha modail an roth-uidheam sruthadh aiseach a’ taisbeanadh buannachdan “gabhail a-steach uisge aiseach” airson cinn uisge ìosal, le seòrsachan lann stèidhichte agus atharrachail. Tha rotor 40cm ann an trast-thomhas aig modail an lann atharrachail le 6 lannan a bhios a’ cuairteachadh a rèir suidheachaidhean sruthadh an uisge (fo smachd motair micro servo), le raon atharrachaidh ceàrn na lann de -10° gu +15°. Tha an bhàin-iùil agus an rotor air an rèiteachadh gu co-aiseach, le uisge a’ sruthadh a-steach don rotor gu aiseach. Bidh na lannan a’ cuairteachadh fo bhuaidh còmhlaichte spionnadh uisge agus an cuairteachadh fhèin. Tha feart eadar-ghnìomhach “atharrachadh ceann uisge” a’ mhodail gun samhail: Nuair a thaghas an luchd-èisteachd “cinn uisge ìosal 3-5m” (me, abhainn ann am machair), thèid ceàrn na lanna atharrachadh gu +15° (a’ meudachadh raon conaltraidh an uisge), tha fosgladh a’ bhàin-iùil 30°, agus tha astar an rotor 60 rpm; le bhith ag atharrachadh gu “cinn uisge meadhanach 10-30m”, thèid ceàrn na lanna atharrachadh gu 0°, bidh an astar ag àrdachadh gu 100 rpm, agus tha an scrion a’ taisbeanadh “Faodaidh tuirbinean sruthadh aiseach èifeachdas de 92% a choileanadh aig ìrean sruthadh àrd agus cinn uisge ìosal”. Tha luach foghlaim nas motha aig an taisbeanadh coimeasach de thuirbinean le raon atharrachail agus raon stèidhichte: Fon aon ìre sruthadh, bidh an tuirbine le raon atharrachail, le bhith ag atharrachadh ceàrn na lanna, a’ coileanadh èifeachdas 8-10% nas àirde na an tuirbine le raon stèidhichte (tha an lùb èifeachdais air a thaisbeanadh ann an àm fìor air an scrion), a’ sealltainn gu h-intuitive buannachd theicnigeach “tuirbinean le raon atharrachail a bhith comasach air atharrachadh gu raon nas fharsainge de ìrean sruthadh.” Tha an coimeas seo gu sònraichte cudromach ann a bhith a’ teagasg mu chumhachd uisge beag ann an sgìrean uisgeachaidh, a’ cuideachadh oileanaich gus tuigsinn “carson a thathas gu tric a’ cleachdadh roth-uidheaman sruth-aiseach ann am pròiseactan cumhachd uisge beaga dùthchail.” Tha am modail roth-uidheam sruth-chlaon na “mhaighstir air atharrachadh cinn,” leis an ais lann ruitheadair aige aig ceàrn 45° ris a’ phrìomh shailean (eadar roth-uidheam sruth measgaichte agus roth-uidheam sruth-aiseach). Faodar lannan a’ mhodail atharrachadh gu sioncronaich (bho -5° gu +25°), leis na bhanaichean stiùiridh agus an ruitheadair ag atharrachadh còmhla. Nuair a dh’ èireas an ceann samhlaichte bho 40m gu 120m, bidh ceàrn an lann ag atharrachadh gu fèin-ghluasadach bho +25° gu -5°, a’ cumail astar ruitheadair seasmhach de 120 rpm, a’ sealltainn feart “èifeachdas àrd thairis air atharrachadh ceann 3-fhillte.” Leigidh an còmhdach follaiseach le bhith a’ coimhead gu soilleir air an t-slighe sruth sònraichte, agus bidh mapa cumadh èifeachdais air an sgrion a’ cuideachadh luchd-amhairc gus tuigsinn a “chomas atharrachadh eadar roth-uidheaman sruth measgaichte agus sruth-aiseach.”
(2) Modail Turbain Impulse: Sgaoileadh Lùtha “Seòrsa Bualaidh” bho Shruth Uisge agus Lannan
’S e modail roth-uidheam Pelton an “curaidh cumhachd” airson tagraidhean àrd-chinn, ag ath-aithris dealbhadh clasaigeach stèisean cumhachd Leonhard san Eilbheis. Tha 12 bucaid cumadh cupa (gach fear le comas 50mL, air an dèanamh le umha cròmaichte) air an sgaoileadh gu cothromach timcheall an ruitheadair (trast-thomhas 25cm); bidh an “sròin” (trast-thomhas 0.5cm) a’ tionndadh 360°. Bidh uisge fo chuideam àrd (air a thoirt seachad le pumpa plungeir, a’ dèanamh atharrais air ceann de 500-1000m) a’ cruthachadh jet aig astar luath (50m/s) a bhios a’ toirt buaidh mhionaideach air “sgaradh” nam bucaid, ag atharrachadh lùth cineatach an uisge gu lùth meacanaigeach an ruitheadair rothlach. Is e prìomh thachartas an taisbeanaidh dhinimigeach an gluasad lùtha tro “bhuaidh jet”: Nuair a thèid aon shròin a ghnìomhachadh, bidh an jet uisge a bhios a’ bualadh air cuibhle an roth-uidheam a’ gineadh “feachd ath-bhualadh” follaiseach (luathachadh sa bhad an rotor), a’ ruighinn 300 rpm agus cumhachd toraidh gineadair samhlaichte de 500W. Le dà shreang (air an cur air dòigh gu co-chothromach), bidh an astar ag àrdachadh gu 580 rpm agus a’ chumhachd gu 980W. Tha an scrion a’ sealltainn “gum faod èifeachdas an t-seòrsa roth-uidheam seo ruighinn 90% fo cheann uisge àrd, agus nach eil an t-uisge a’ dol a-steach don chòmhdach, ga dhèanamh freagarrach airson uisge le susbaint àrd grùide.” Tha an dealbhadh seo a’ sealltainn gu soilleir a’ phrionnsapail “nach eil gluasad lùth cineatach an urra ri cuideam uisge, ach a-mhàin air buaidh sruthadh uisge aig astar àrd,” a’ mìneachadh gu foirfe carson a tha e freagarrach airson “ionadan cumhachd uisge beinne le ceann os cionn 100m.” Tha modail an roth-uidheam le buaidh claon a’ sealltainn sùbailteachd “buaidh jet claon,” leis an t-sreang aig ceàrn 22.5° ri plèana cuibhle an roth-uidheam, an t-uisge a’ toirt buaidh gu claon air na lannan cumadh sgùp (18 lannan). Leigidh am feart eadar-ghnìomhach le luchd-amhairc ceàrn an t-sreang atharrachadh, a’ coimhead air an atharrachadh ann an astar rotor - lùghdachadh 10-15% nuair a dh’ atharraicheas an ceàrn bho 22.5°, a’ sealltainn buaidh cruinneas ceàrn air èifeachdas. Bithear tric a’ cleachdadh an seòrsa modail seo gus “cumhachd-uisge beag-sgèile ann an sgìrean beanntach” a mhìneachadh, freagarrach airson “siostaman lùtha sgaoilte le ceann de 20-300m agus ìrean sruth beaga.” Bidh am modail roth-uidheam dà-bhuaidh a’ meudachadh cleachdadh lùtha le bhith “a’ bualadh air na lannan dà uair.” Tha dà shreath de lannan aig roth an roth-uidheam; às dèidh a’ chiad bhuaidh, bidh an t-uisge a’ sruthadh tron roth gus buaidh a thoirt air an t-sreath as ìsle. Leigidh an roth follaiseach le luchd-amhairc slighe an “bhuaidh dhùbailte” fhaicinn. Tha an scrion a’ sealltainn “ged a tha èifeachdas an dealbhaidh dà-bhuaidh beagan nas ìsle (75-85%), tha an structar sìmplidh agus a’ chosgais ìosal ga dhèanamh freagarrach airson meanbh-chumhachd-uisge dùthchail.” Tha an dealbhadh seo a’ dèanamh “gliocas cleachdadh lùtha ann an dealbhadh sìmplidh” follaiseach gu furasta. (3) Seòrsachan Sònraichte de Mhodalan Roth-uidheam Uisge: Dealbhaidhean Ùr-ghnàthach airson Suidheachaidhean Anabarrach
’S e fuasgladh “còmhnard” a th’ ann am modail an roth-uidheam bulb airson ionadan cumhachd uisge ìosal-chinn. Tha structar “cumadh bulb” ann—tha an gineadair air a chumail taobh a-staigh còmhdach cumadh bulb ann an slighe sruthadh an uisge, agus tha rotor an roth-uidheam ceangailte gu dìreach ri siaft a’ ghineadair (gun chòmhdach snìomhach). Bidh uisge a’ sruthadh gu aiseach tron aonad. Airson àirdean cinn samhlaichte de 2-8m (me, ionadan cumhachd làn-mara), bidh an rotor (trast-thomhas 40cm, 8 lannan lùbte) a’ cuairteachadh aig 80 rpm. Tha an scrion a’ taisbeanadh “Faodaidh roth-uidheaman bulb èifeachdas suas ri 88% a choileanadh, freagarrach airson ionadan cumhachd leabaidh-aibhne, le cosgaisean innleadaireachd catharra ìosal.” Tha an còmhdach follaiseach a’ sealltainn gu soilleir feart “sruthadh uisge dìreach troimhe”, a’ mìneachadh a chleachdadh farsaing ann an tagraidhean ìosal-chinn leithid seanalan làn-mara agus uisgeachaidh. Tha modail an roth-uidheam làn-mara a’ sealltainn gineadh cumhachd dà-shligheach. Tha dealbhadh “cumadh-S” co-chothromach aig na lannan rotor aige, a’ leigeil leis an rotor cuairteachadh ge bith a bheil an t-uisge a’ sruthadh bho chlì gu deas no deas gu clì (60 rpm). Tha am modail ceangailte ri “tanca atharrais taoide,” a bhios a’ cleachdadh ìrean uisge ag èirigh is a’ tuiteam gus sruth ath-phàirteach a chruthachadh, a’ sealltainn cearcall “gineadh cumhachd aig àm làn mara → gineadh cumhachd aig àm làn ìseal → dùnadh sìos aig àm làn sàmhach.” Tha an scrion a’ taisbeanadh “Bidh roth-uidheaman taoide a’ cleachdadh grabhataidh na gealaich, tha iad ath-nuadhachail, agus gu math ro-innseach.” Tha an dealbhadh seo a’ dèanamh an co-obrachadh eadar “lùth glan agus ruitheaman nàdarra” follaiseach gu fradharcach.
Àm puist: 10 Sultain 2025
