風(fēng)力渦輪機(jī)的反時針轉(zhuǎn)動

目前，所有風(fēng)力渦輪機(jī)葉片都是順時針旋轉(zhuǎn)的，這是風(fēng)力渦輪機(jī)制造商最有效的選擇。然而，今年5 月德國航空航天中心提交給歐洲地球科學(xué)聯(lián)盟大會的一項研究表明，在擁有96%風(fēng)力渦輪機(jī)的北半球，通常的順時針方向轉(zhuǎn)動可能是壞的選擇。

對單臺渦輪機(jī)來說順時針轉(zhuǎn)動確實(shí)無關(guān)緊要，但渦輪機(jī)通常是成組建設(shè)的，在一個群體中，對每一個下風(fēng)的渦輪機(jī)來說，上風(fēng)渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)動方向就很重要了。德國航空航天中心建立了一個計算機(jī)模型，模擬氣流在一個渦輪機(jī)上正、反時針方向的流動，然后計算對其下風(fēng)渦輪機(jī)的影響。研究小組得出的結(jié)論為：白天沒有區(qū)別，但在夜間，如果上風(fēng)渦輪機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn)的話，下風(fēng)渦輪機(jī)輸出功率會高出23%。

原因在于大氣底部幾百米處的邊界層的夜間活動特性。白天，太陽光加熱地面和附近空氣，使空氣以漩渦形式上升，形成了一個混合良好的、在所有高度活動特性都一樣的邊界層，因此，風(fēng)力渦輪機(jī)無論是處于上風(fēng)還是下風(fēng)，其葉片感受到的風(fēng)速和方向都是相同的。

而到了夜晚，隨著地面涼下來，漩渦消失，邊界層停止混合，此時風(fēng)與植被或建筑物的摩擦意味著接近地面的空氣比高于地面的空氣移動得慢，這一效應(yīng)稱為地面高度風(fēng)切變?？紤]到現(xiàn)代渦輪機(jī)葉片跨度，風(fēng)切變足以使地球自轉(zhuǎn)發(fā)揮作用，推動北半球大氣流動向右偏轉(zhuǎn)，南半球大氣流動向左偏轉(zhuǎn)，此現(xiàn)象稱為科里奧利力，空氣流動越快，偏轉(zhuǎn)就越大，因此，風(fēng)切變引起風(fēng)轉(zhuǎn)向，且隨著高度的變化逐漸改變。

這對渦輪組來說很重要，因?yàn)閷ν苿由巷L(fēng)葉片順時針轉(zhuǎn)動的空氣來說，會由于其他方向的葉片而偏轉(zhuǎn)變成一個逆時針旋轉(zhuǎn)的湍流尾流，該逆時針湍流尾流與科里奧利引起的無擾風(fēng)風(fēng)切向趨勢相沖突，阻礙了尾流從周圍未受干擾的風(fēng)中獲取能量撞擊第二個渦輪的能力。

而在第一個渦輪機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn)的情況下，尾流是順時針旋轉(zhuǎn)的，匹配北半球風(fēng)向，尾流從周圍空氣中獲得能量，并將能量輸送到下一個渦輪，與現(xiàn)在的情況正好相反。而在南半球，這一切運(yùn)動都是反的，故傳統(tǒng)的順時針渦輪機(jī)最適用。

根據(jù)德國航空航天中心的發(fā)現(xiàn)對現(xiàn)有渦輪機(jī)進(jìn)行改造，使其逆時針運(yùn)行當(dāng)然是昂貴的，且從風(fēng)中擠出的額外的能量是否物有所值還需更多的調(diào)查，但至少我們有了新發(fā)現(xiàn)。