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自然界的降雪可作天然的實(shí)驗(yàn)環(huán)境

巨大風(fēng)車氣流實(shí)驗(yàn)成為可能

科技日?qǐng)?bào)訊 圍繞風(fēng)力發(fā)電機(jī)的湍流模型模擬，通常都在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。而近日出版的英國(guó)《自然—通訊》期刊上報(bào)道的一個(gè)能源研究顯示，利用自然界的暴風(fēng)雪，可以打造一個(gè)天然實(shí)驗(yàn)環(huán)境，幫助我們?cè)鰪?qiáng)對(duì)于風(fēng)力發(fā)電中風(fēng)車和大氣相互作用的了解。這些研究結(jié)果可能幫助改進(jìn)未來(lái)風(fēng)力發(fā)電中風(fēng)車的設(shè)計(jì)，進(jìn)而助力風(fēng)力發(fā)電廠的產(chǎn)能。

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室以人工的方式產(chǎn)生并且控制氣流，方便觀察氣流對(duì)實(shí)體的作用效果及相關(guān)物理現(xiàn)象。其控制性和可重復(fù)性較高，但僅可適用于長(zhǎng)度在一定范圍內(nèi)的設(shè)備。因而在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電的測(cè)試中，工程人員通常利用幾何相似的原理，將地形、地物以縮尺模型放置于風(fēng)洞中，再以儀器量測(cè)模型所受之風(fēng)力或風(fēng)速。一般認(rèn)為，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)之結(jié)果與現(xiàn)地風(fēng)場(chǎng)的觀測(cè)結(jié)果相近。

然而，湍流特性可能會(huì)隨規(guī)模變化而發(fā)生變化?，F(xiàn)實(shí)中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，通常和城市的辦公樓一樣高，其葉片的長(zhǎng)度也在這個(gè)尺度左右。鑒于此，美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)洪家榮（音）和他的研究團(tuán)隊(duì)，近日發(fā)明了一種能在更大規(guī)模上采集數(shù)據(jù)的方法：利用自然界的降雪作為天然的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

實(shí)驗(yàn)中，他們測(cè)量了一個(gè)80米高、葉片長(zhǎng)48米的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的數(shù)據(jù)，此次測(cè)量在夜間進(jìn)行，一張光板照亮了紛紛下落的雪花，以方便用照片和視頻記錄風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的渦流。這個(gè)擁有發(fā)電廠規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生了渦流，而圖像分析讓精準(zhǔn)測(cè)量這一切成為了可能。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)上的渦流結(jié)構(gòu)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的產(chǎn)能以及和整個(gè)機(jī)構(gòu)的機(jī)械負(fù)載都有潛在影響。這項(xiàng)新研究對(duì)于新風(fēng)力發(fā)電廠的選址、風(fēng)力機(jī)葉片從開(kāi)發(fā)到實(shí)際應(yīng)用，以及提升風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率和可靠性等都有很大的幫助。

（張夢(mèng)然）