科學家已經(jīng)建立了多轉子風力渦輪機的流體動力學模型，以及它們在風力發(fā)電中如何相互作用，這項研究證明了具有四個轉子渦輪模型的明顯優(yōu)勢。北海未來的Dogger Bank風力發(fā)電機風力渦輪機直徑為220米，是世界上最大的。

但是對于風力渦輪機來說，大型的，更大的，最大的并不一定是最好的。來自英國奧胡斯大學和達勒姆大學的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)通過高分辨率數(shù)值模擬對多轉子風力渦輪機的流體動力學進行了建模。

研究結果表明在一個基礎上有四個轉子的風力渦輪機具有許多優(yōu)點。風力渦輪機從傳入的風中收集能量，但是當風通過渦輪機的葉片時，具有較低風速和較高湍流的區(qū)域被創(chuàng)建為風力渦輪機尾跡，下游的第二個風力渦輪機在幾個方面受到這種湍流影響。首先，它產(chǎn)生的能量較少，其次，結構荷載增加。在這項研究中，發(fā)現(xiàn)渦輪機之后的湍流和電流通過多轉子渦輪機恢復得更快。奧胡斯大學工程系助理教授、流動物理和湍流專家Mahdi Abkar說：這意味著，有了多個轉子，下游第二個渦輪機將產(chǎn)生更多能量，承受負荷和壓力也更小。

因為湍流相對較小，更低的成本，更少的麻煩，更多的能源。具有多個轉子的風力渦輪機產(chǎn)生的湍流較少，風能“恢復”得更快，這意味著更高的能量輸出。在風力渦輪機變得越來越大，從而也越來越昂貴的時候，這是重要的知識?？偸强梢酝ㄟ^增加轉子葉片的直徑來增加能量輸出，但在建造這些直徑超過150米的大型建筑時存在重大結構挑戰(zhàn)，材料需求增加，結構的運輸既繁瑣又昂貴，維護風力渦輪機的成本也變得更高。一個有四個轉子的渦輪機成本，與只有一個轉子的渦輪機相比，建造起來少了15%，即使葉片總面積相同。

同時，有四個轉子的結構要輕得多，因此更容易運輸。而且，如果其中一個轉子停止工作，渦輪機的其余部分仍然會產(chǎn)生能量，這與普通的風力渦輪機不同。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，單個多轉子渦輪機實際上比單轉子渦輪機產(chǎn)生的能量略多：大約。再多2%。研究已經(jīng)探索了多轉子渦輪機的幾種不同幾何形狀和動力學，并發(fā)現(xiàn)最優(yōu)結構是四個盡可能相距的渦輪機，后者可以減少下游湍流，更快地穩(wěn)定風力渦輪機后面的尾跡。

博科園｜研究/來自：奧爾胡斯大學

參考期刊《流體物理學》

DOI: 10.1063/1.5097285

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