科学家已经建立了多转子风力涡轮机的流体动力学模型，以及它们在风力发电中如何相互作用，这项研究证明了具有四个转子涡轮模型的明显优势。北海未来的Dogger Bank风力发电机风力涡轮机直径为220米，是世界上最大的。但是对于风力涡轮机来说，大型的，更大的，最大的并不一定是最好的。来自英国奥胡斯大学和达勒姆大学的研究人员现在已经通过高分辨率数值模拟对多转子风力涡轮机的流体动力学进行了建模。
研究结果表明在一个基础上有四个转子的风力涡轮机具有许多优点。风力涡轮机从传入的风中收集能量，但是当风通过涡轮机的叶片时，具有较低风速和较高湍流的区域被创建为风力涡轮机尾迹，下游的第二个风力涡轮机在几个方面受到这种湍流影响。首先，它产生的能量较少，其次，结构荷载增加。在这项研究中，发现涡轮机之后的湍流和电流通过多转子涡轮机恢复得更快。奥胡斯大学工程系助理教授、流动物理和湍流专家Mahdi Abkar说：这意味着，有了多个转子，下游第二个涡轮机将产生更多能量，承受负荷和压力也更小。
因为湍流相对较小，更低的成本，更少的麻烦，更多的能源。具有多个转子的风力涡轮机产生的湍流较少，风能“恢复”得更快，这意味着更高的能量输出。在风力涡轮机变得越来越大，从而也越来越昂贵的时候，这是重要的知识。总是可以通过增加转子叶片的直径来增加能量输出，但在建造这些直径超过150米的大型建筑时存在重大结构挑战，材料需求增加，结构的运输既繁琐又昂贵，维护风力涡轮机的成本也变得更高。一个有四个转子的涡轮机成本，与只有一个转子的涡轮机相比，建造起来少了15%，即使叶片总面积相同。
同时，有四个转子的结构要轻得多，因此更容易运输。而且，如果其中一个转子停止工作，涡轮机的其余部分仍然会产生能量，这与普通的风力涡轮机不同。此外，研究人员还发现，单个多转子涡轮机实际上比单转子涡轮机产生的能量略多：大约。再多2%。研究已经探索了多转子涡轮机的几种不同几何形状和动力学，并发现最优结构是四个尽可能相距的涡轮机，后者可以减少下游湍流，更快地稳定风力涡轮机后面的尾迹。
博科园｜研究/来自：奥尔胡斯大学
参考期刊《流体物理学》
DOI: 10.1063/1.5097285
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