自然界的降雪可作天然的實驗環境

巨大風車氣流實驗成為可能

科技日報訊 圍繞風力發電機的湍流模型模擬，通常都在風洞實驗室中進行。而近日出版的英國《自然—通訊》期刊上報道的一個能源研究顯示，利用自然界的暴風雪，可以打造一個天然實驗環境，幫助我們增強對于風力發電中風車和大氣相互作用的了解。這些研究結果可能幫助改進未來風力發電中風車的設計，進而助力風力發電廠的產能。

風洞實驗室以人工的方式產生并且控制氣流，方便觀察氣流對實體的作用效果及相關物理現象。其控制性和可重復性較高，但僅可適用于長度在一定范圍內的設備。因而在進行風力發電的測試中，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洞中，再以儀器量測模型所受之風力或風速。一般認為，風洞實驗之結果與現地風場的觀測結果相近。

然而，湍流特性可能會隨規模變化而發生變化。現實中的風力發電機，通常和城市的辦公樓一樣高，其葉片的長度也在這個尺度左右。鑒于此，美國明尼蘇達大學洪家榮（音）和他的研究團隊，近日發明了一種能在更大規模上采集數據的方法：利用自然界的降雪作為天然的實驗環境。

實驗中，他們測量了一個80米高、葉片長48米的風力發電機的數據，此次測量在夜間進行，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力發電機葉片旋轉產生的渦流。這個擁有發電廠規模的風力發電機產生了渦流，而圖像分析讓精準測量這一切成為了可能。

風力發電機上的渦流結構，對風力發電機的產能以及和整個機構的機械負載都有潛在影響。這項新研究對于新風力發電廠的選址、風力機葉片從開發到實際應用，以及提升風力發電機的效率和可靠性等都有很大的幫助。

（張夢然）