阿尔伯塔大学的机械工程师与一家可再生能源公司合作,设计和测试基于世界上最重的翱翔鸟——安第斯神鹰的翅膀的风力涡轮机,这种鸟一天内无需拍打翅膀就能飞行240公里。
据《能源》杂志发表的一项研究显示,当这个受秃鹰启发的C形“小翼”放置在涡轮叶片的尖端时,可以减少阻力,在最佳条件下可能将涡轮机的效率提高10%。
机械工程学教授、流体动力学专家、论文共同作者布莱恩·弗莱克表示,翱翔鸟类的翅膀也被改造用于世界各地的商用和用飞机,以增加升力。
“我们以前使用的飞机都是平直机翼,”弗莱克说,“现在我们看到的飞机的翼尖都是卷起来的,这是有原因的。”
他说,由于机翼顶部和底部的气压差,卷曲可以减少机翼尖端流出的空气涡流,而这种涡流本质上就是能量的浪费。正是翼尖小翼让15公斤重的秃鹫能够长时间停留在空中,消耗的能量却很少。
弗莱克和他的团队与提出这一创新设计的BiomeRenewables公司合作,利用计算流体动力学模拟了涡轮叶片的旋转,并获得了令人欣喜的结果。
“这将带来不同,”他说,“它可以使我们的一些风力发电场在风力不大的日子里更具经济可行性——用同样的土地面积来增加一点发电量。”
该翼尖小翼旨在对现有的涡轮机进行改造,可以降低阿尔伯塔省的电力价格,同时减少化石燃料的消耗。
涡轮机翼尖是从自然界寻求设计问题解决方案的一个例子——一个正在发展的领域,称为仿生学。
“大自然经过数千年的进化,竟然能设计出如此理想的设计,真是令人惊叹,”研究生助理、这项研究的合著者KhashayarRahnamayBahambary说道。“这为灵感留下了很大的空间。”
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