365英国上市官网在线辛大波團隊(團隊名稱:風工程與防風減災)在能源與力學領域頂級期刊Energy Conversion and Management(當年IF=10.4)發表了題為“Effects of blade number on the aerodynamic performance and wake characteristics of a small horizontal-axis wind turbine”的研究論文。365英国上市官网在线辛大波教授、張洪福副教授分别為該論文的通訊作者與第一作者。
小型水平軸風力機(SHAWT)在風能利用方面的應用越來越廣泛。團隊研究發現SHAWT不僅在低風速區域中表現出良好的能量收集效果,同時可通過其尾流渦流有效抑制鈍體結構的大尺度展向旋渦,如可抑制橋梁主梁結構風緻繞流的大尺度展向旋渦,減小渦激振動。鑒于此,研究團隊探讨了SHAWT葉片參數對其尾流特性和發電效率的影響,以進一步提高其在風能利用和流動控制中的應用效率。
以風能收集效率為目标,研究團體提出了新型的NEFU 6518翼型設計,采用CFD數值模拟發現了三葉片風輪在各項指标上表現出最佳功率系數。在尾流特性方面,葉片數量對尾流寬度、速度分布和渦流結構産生顯著影響。随着葉片數量的增加,尾流寬度擴大,速度虧損和湍流強度明顯增強,尾流速度的恢複速率顯著加快。此外,研究發現尾流中的渦流特性和湍流強度對結構的抗風減振效果具有重要意義。例如,在橋梁等結構工程中布設風機陣列可以利用尾流渦流削弱結構展向渦流效應,從而減小渦激作用,提高結構風緻作用穩定性。這一多功能應用将風力發電與工程風效應抑制相結合,拓寬了風力機的使用場景。研究結果不僅為未來風電技術的改進提供了理論依據,還展示了其在新能源利用與工程抗風一體化方面的應用潛力。