提高風(fēng)力渦輪機(jī)性能的最佳布置方法

近日，美國(guó)特拉華大學(xué)大氣與能源研究小組在研究風(fēng)力渦輪機(jī)的布置時(shí)取得重大發(fā)現(xiàn)，即在海上風(fēng)電場(chǎng)對(duì)渦輪機(jī)進(jìn)行交錯(cuò)和分隔排列，可使其性能提高33%，更有助于工程師設(shè)計(jì)改良海上風(fēng)電場(chǎng)。

研究者將瑞典附近一座已建海上風(fēng)電場(chǎng)作為研究基地，將現(xiàn)有緊密排列的網(wǎng)格式分布與6個(gè)不同的分布進(jìn)行比較。在某些分布中，渦輪機(jī)整齊排列但行間距較大，而在另一些分布中，渦輪機(jī)每間隔一行布置都會(huì)變動(dòng)。在計(jì)算機(jī)模擬每種分布時(shí)，研究小組還考慮到風(fēng)力渦輪機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)制造的渦流，即不斷改變方向的氣體漩渦，以及氣體流動(dòng)如何影響周圍的渦輪機(jī)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，最佳布置是兩種方法的組合。渦輪機(jī)間隔拉開(kāi)、各行交錯(cuò)排列的布局可有效減少渦流引起的損失，提高其整體性能。這種優(yōu)化布置應(yīng)考慮到渦輪機(jī)面對(duì)的盛行風(fēng)向，如果盛行風(fēng)改變了方向和強(qiáng)度，那么該布置就不一定總能達(dá)到最佳效果。因此，研究小組認(rèn)為，應(yīng)考慮到不同因素，以期系統(tǒng)地逐一研究每一種方案的利弊。

該項(xiàng)研究是“風(fēng)力研究及其在可再生能源生產(chǎn)中的應(yīng)用”項(xiàng)目的子課題。研究小組表示，未來(lái)風(fēng)能可為全球提供50%的能源需求，且環(huán)境影響很小。在調(diào)查了世界范圍內(nèi)風(fēng)能隨季節(jié)變化的規(guī)律后，研究小組還發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)能夠建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的陸地和海上區(qū)域，產(chǎn)能最高的時(shí)間是12月～次年2月。這些最新成果均發(fā)布在《應(yīng)用地理學(xué)》上，且展示了全世界風(fēng)能的詳細(xì)分布圖。