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美国:智能气控系统 提升风电效率

据美国当地媒体报道,美国锡拉丘兹大学的研究人员正在实验一种智能气流控制系统,利用气流多变性,提升大型风力涡轮机效率
    风本身的多变性妨碍着高效风能。涡轮机气动性能在风向稳定的时候最好。遇到不利条件,比如狂风,涡流风,上游尾流风,以及乱风,叶片效率会降低。
现在,一种新型气流技术很快就可提升大型风力涡轮机的效率,而且在许多不同风力条件下,都可以提高。
    锡拉丘兹大学(Syracuse University)的研究人员正在试验一项基于智能系统的主动气流控制方法的新技术。这一方法是,先根据表面测量来估计有什么样的气流状况存在于叶片表面,然后,把这一信息传给智能控制器,从而实时驱动叶片,控制气流,提高整体风机系统效能。这项工作也可以降低过度噪声和振动,这是由于气流分离。
    最初的仿真结果表明,这种气流控制技术应用于叶片外侧板,就是一半半径之外部位,就能大大扩大风力涡轮机的操作范围,而且具有相同的额定功率输出,或者,也可以大幅提升额定输出功率,但只要同样水平的操作范围。这一小组也在研究一种独特的翼型,是在一个新的无回声风洞设施中研究的,这一研究是为了确定翼型的升阻特性,这需要恰当的气流控制,因为会暴露于大尺度的气流紊乱。此外,气流控制影响风机噪声频谱也会被评估和测量,而且是在消声室中进行。
    风能的另一个问题是阻力,这种阻力会因为叶片撞击空气影响涡轮叶片。明尼苏达大学科学家们一直在关注减阻效应,他们在涡轮叶片上刻了一些微小的沟槽。这些小沟槽形状是三角形的凸肋(riblet),刻在涂层中,覆盖叶片表面。沟槽非常浅(40至225微米),肉眼看不见,这样,叶片看上去非常光滑。
科学家使用风洞测试2.5兆瓦特涡轮机的翼面,这已经成为最受欢迎的行业标准,同时也使用计算机模拟,考察不同功效的各种沟槽结构和撞击角度 ,因为叶片如何定位,涉及到气流。
    像这些凸肋,以前都已经用过,就用于帆船的风帆,这些帆船曾参加上届美洲杯赛船会,这些凸肋也用于空中客车航班,它们产生的减阻大约为6%。设计风机涡轮叶片,首先,它非常类似飞机机翼。但由于不同的工程问题,比如涡轮叶片有更厚的截面,靠近叶毂,而且风轮机必须应对特有的乱流,因此,风力涡轮机减阻作用也不会很相同。

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