Labor-Tests zeigen Windturbine Luftstrom

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Es gibt viele massive, riesige, künstliche Strukturen im wirklichen Leben, die sich wirklich schwer, in einer "geschlossen" und kontrolliert"Umgebung studieren lassen. Strukturen wie Brücken, Hochhäuser oder Flugzeugen zu nennen.

Inmitten der gegenwärtigen Energiekrise dachte unser Team unter der Leitung von Charles Meneveau, ein Experte an der Johns Hopkins University und mit Kollegen am Rensselaer Polytechnic Institute, Turbulenzen, wäre es interessant zu verstehen, das Verhalten von Windkraftanlagen.

Dann entsteht ein Dilemma. Wie nachahmen wir die Erdatmosphäre bei diesem Maßstab, sondern in einem Windkanal?

Einnahme von Windenergieanlagen, die in der Größenordnung von 100 m (109 Yards) und skalieren sie auf eine komfortable Labor Größe von etwa 10 Zentimeter (4 Zoll) könnte eine Strecke bezeichnen.

Platziert in einem Array, als einen Windpark in Betrieb, können die Turbinen erweisen sich als beeindruckend für das menschliche Auge. Um diese kontrolliert von einem Strömungsmechanik oder Turbulenzen Wissenschaft Sicht zu untersuchen, haben wir das Konzept der Skalierbarkeit.

Neuerstellung von atmosphärischen Strömung

An der Johns Hopkins University verwenden wir die Stanley Corrsin Windkanal Experimente durchzuführen. Nach Versuch und Irrtum versuchen, einen atmosphärischen erinnernden Fluss neu, die passt und entspricht der erlebt täglich von uns Menschen – aber jetzt in einem 10 Meter mal 1 Meter mal 1,2 Meter Gehäuse – erreichten wir eine praktische Lösung.

Wir manipulieren die Strömung mit rotierenden Winglets zufällige Turbulenzen, lange Stücke aus Acryl, die Windverhältnisse und Sandpapier, Terrain zu imitieren neu hinzufügen.

Wir sorgfältig die Experimente entworfen und nach viel Diskussion, wir beschlossen, um die Arbeit zu erledigen, wir ein 3 x 3-Array erstellen würde Modell Windturbinen auf einer horizontalen Platte innerhalb der Windkanal platziert, wird alles eingetaucht in die atmosphärischen wie Strömung die Arbeit machen.

Goggles, Nebel wie ein Rock-Konzert

Um den Luftstrom zu verfolgen, verwenden wir eine Laser-basierte Technik, die häufig in Strömungsmechanik Probleme genannt Particle Image Velocimetry. Die Laser Energie in der Größenordnung von 120 mJ während ein sehr kurzer Impuls, und ein einzigen Strahl kann leicht eine Person blind. Deshalb Sicherheit ist strikt durchgesetzt, im Labor und coole Schutzbrille verwendet.

Wir haben einen Laser-Blatt, die winzige Tröpfchen mit einer Nebelmaschine erzeugt beleuchtet, die rund um die Turbinen fließen. Wir haben Bilder, die Verschiebung der Partikel zu verfolgen, und dies vorausgesetzt, die Informationen, der wir interessiert waren.

Wir nahmen Messungen rund um die Uhr, und während wir warteten, bis die Daten auf einer Festplatte zu übertragen und für die Nachbearbeitung, der Raum, wo alle Geräte saß, sah aus wie eine massive Felsen Konzerthalle mit dem grünen Lichter blinken und Nebel.

Auswirkungen auf die gegenwärtigen Energiekrise

Nach Durchführung der Messungen, die Mitglieder des Teams brauchten einige Zeit, Ausdauer für die Datenanalyse aufzubauen, die langen Diskussionen und einem Fluss von Ideen beteiligt.

Vielleicht die ermüdenden Gefühl, nachdem eine Messkampagne ist nicht was hält das Team am Johns Hopkins motiviert, sondern vielmehr die Erkenntnis, dass die im Labor durchgeführte Untersuchungen die Grenzen der Wissenschaft, machen sich auf aktuelle Technologien und Gesellschaft während der derzeitigen Energiekrise.

Unser Team hofft, dass dieser Studie kann wir besser und robuster Computer-Modelle erstellen, die die großen Strukturen und Wechselwirkungen zwischen den periodischen und turbulenten Bewegungen erstellt durch einen Windpark und die Atmosphäre darstellen können. Dies wird helfen zukünftige Wind Farm Entwürfe, deren Interaktion mit lokalen Windverhältnisse zu quantifizieren und erzeugen ein besseres Gefühl als sehr viel versprechend, erneuerbare Energiequelle Windkraft Verwendung.

• Video – geheimnisvolle Luftstrom um Windkraftanlagen
• Video – die Geschichte der Windenergie
• 5 Mythen über Windenergie

Anmerkung der Redaktion: Dieser Forschung wurde unterstützt durch die nationalen
Science Foundation (NSF), der Bundesagentur für grundlegende Finanzierung angeklagt
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