叶尖小翼,提高发电量达10%?

百科   2024-09-21 16:08   贵州  
      安第斯秃鹰的减阻气动翼激发了研究人员创造小翼的灵感,这种小翼加到风力涡轮机叶片上后,平均能提高 10% 的发电量。安第斯秃鹰翼展 3-4米,是世界上最大的飞鸟之一。该鸟翅膀的空气动力学原理可以有效降低阻力,使这种鸟可以在不扇动翅膀的情况下进行长距离的滑翔,一天之内可滑翔几百公里。

      根据该鸟的羽翼特性,研究人员研究了在风电机组叶片叶尖上安装小翼是否也能降低阻力并增加能量获取。

      我们知道,风力发电机是利用空气动力学原理将风能转化为电能。但如何确保它们能够尽可能多地产生能量这也是我们所需实现的。

      诱导助力是降低风力发电机效率的原因之一。当叶片划过空气时,其顶部(吸气侧)会形成一个气压较低的区域。叶片下方(压力侧)的高压空气会与上方的低压区域寻求平衡,导致形成叶尖涡流,空气从叶片顶端呈螺旋状流出。涡流使气流向下偏转(下冲),产生诱导阻力。
      当前大部分现代飞机都通过使用小翼来减少叶尖涡流的影响以降低诱导阻力,但在风能产业中的应用仍处于起步阶段。
     兆瓦级风力发电机叶片,在其叶尖位置往往产生较大的诱导阻力使叶片的气动性能下降。由于叶尖弦长较小,可调整空间非常有限,仅通过叶尖施加反转扭角效果也不理想。借鉴飞机机翼解决翼尖涡的经验,一种类似翼梢的叶尖小翼被应用到风电机组叶片中。加装小翼,可以重整通过叶尖流场的气流,有效地降低叶尖处诱导阻力,减少叶尖能量损失,从而提高原有风电机组的功率输出,也有助于降低气动噪声。
      为了弄清这个问题,研究人员根据秃鹰的翅膀设计了小翼。设计用于在生产后加装到风力涡轮机的叶片翼尖上。他们利用计算机模拟确定了在样本风力涡轮机上加装 Biome 翼片对其发电量的影响。

      通过研究发现,加装小翼后,沿叶片跨度方向的吸力面和压力面之间的压力差增大,这反过来又增加了涡轮机的扭矩(绕轴的旋转力)和发电量。发电量平均增加了 10%,他们认为这归因于小翼引起的空气动力变化,而不仅仅是叶片扫掠面积的增加。尾流研究和发电量的结果表明,这种生物启发设计可以提高风力涡轮机的发电量。该研究于《能源》杂志发表。

文章来源:网易自媒体平台作者“网易号”以及上期留言评论


      “乘风驭电”说:至于实际应用中是否真的能够有效提高发电量,还需要通过实践去验证,并给出相应的实验数据。当前,已有厂家针对此项目开展了技改,最终效果如何,让我们拭目以待!

乘风驭电
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