海上風場霧狀尾流成因?從葉片的誘導阻力和翼尖小翼說起 ...

2021-02-08 北極星風力發電網

  為什麼這種風機的發電量會這麼高?這還要從飛機的「誘導阻力」(induced drag)和「翼尖小翼」(winglet或wingtip)說起。




  飛機在飛行過程中,機翼的上下翼面會形成壓力差,形成升力使飛機飛行。由於下翼面的氣壓高於上翼面的氣壓,這使得下翼面處的氣流都想往上跑來平衡壓差,但是前後都在吹風,它跑不過去,怎麼辦呢?它就從側面,也就是沿著飛機的機翼(展向)跑,從翼尖那裡翻上去。




  但是它在往上翻的同時機翼在往前移動,所以等到它翻上去了,機翼就不再原處了,於是它剎不住車又往下走了,這樣一個不斷旋轉的過程,就會在翼尖處形成叫做「尾渦」的東西。




  尾渦的能量非常大,它會帶動下翼面的空氣跟它一起斜向下流動,這樣機翼的升力就不再是垂直向上而是斜向上翼面後方,這時再把升力分解,那個向後的分力就是「誘導阻力」了。






  而「翼尖小翼」就是為了阻止尾渦生成而設計的,它可以有效地阻礙上下翼面的空氣繞流,降低因翼尖尾渦造成的「誘導阻力」,減小繞流對升力的破壞,提高升阻比,達到增加升力的目的。



  這款「風透鏡風機」葉片周圍的圓環,就起到了翼尖小翼的作用,減小了繞流對升力的破壞,增加了葉片升力,提高風機效率。


  由於翼尖尾渦中的空氣壓強低,如果空氣中含有足夠的水蒸氣,就會因膨脹冷卻而結成水珠,形成由翼尖向後的兩道白霧狀的渦流跡線。這也就是丹麥HomsRev海上風電場形成霧狀尾流的原因。




(來源:風電峰觀察微信 作者:蓋峰)

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