وتحوّل التوربينات الفائزة الطاقة الحركية للرياح إلى طاقة كهربائية، وتتوقف كفاءة هذه العملية على القوى الأيرودينامية التي تعمل على شفرات التوربين، وترفع وتسحب أساسا، ويساعد فهم كيفية عمل هذه القوات في سيناريوهات العالم الحقيقي على تحسين تصميم وأداء توربين.

Lift in Wind Turbines

والسرقة هي القوة التي تعمل على تدفق الرياح وهي مسؤولة عن تحويل نصل التربين، وينشأ عن ذلك فرق الضغط الجوي عبر السطح المبل، على غرار الطريقة التي تولد بها أجنحة الطائرات المصعد، وفي التوربينات الريحية، فإن الشكل الشام وزاوية الهجوم تتحسن إلى أقصى حد ممكن.

وفي التطبيقات العملية، تصمم الشفرات بتشكيل من أجهزة الحفر الجوي لتعزيز رفعها، مما يتيح للتوربينات أن تعمل بكفاءة حتى في سرعة الرياح المنخفضة، ويزيد إنتاج الطاقة في ظروف مختلفة.

Drag in Wind Turbines

ويتصرف السحب بالتوازي مع تدفق الرياح ويعارض حركة النصل، وينجم عن الاحتكاك والضغط على طول سطح النصل، ويؤدي السحب المفرط إلى الحد من كفاءة تحويل الطاقة بتباطؤ التناوب.

وتهدف استراتيجيات التصميم إلى التقليل إلى أدنى حد من السحب عبر الشكل الصارخ وسلاسة السطح، وفي بعض الحالات، يتم تدوين الشفرات أو النصر للحد من الاحتكاك وتحسين الأداء الهوائي.

أمثلة عالمية حقيقية

وتشتمل التربينات الهوائية الحديثة على مبادئ الأيرودينامية للموازنة بين الرفع والسحب، وعلى سبيل المثال، يستخدم الفريق العامل المعني بالرياح الهايودي - إكس تصميمات متحركة لتعظيم الرفع مع تقليل السحب إلى أدنى حد، مما يؤدي إلى ارتفاع إنتاج الطاقة، وبالمثل، تستفيد التوربينات البحرية من الوصلات المبسطة التي تقلل من جرها في ظروف مضطربة.

  • الشكل الصارخ
  • استخدام المواد الخفيفة الوزن
  • المعاطف السطحية لتقليل الاحتكاك
  • ملعب شفرة قابل للتعديل من أجل الزوايا المثلى