世界各地正在建设大型风力发电场作为一种更清洁的发电方式，但运营商仍在寻找最有效的方法来安排将大量空气转化为动力的大型涡轮机。
为了帮助引导风电场业主朝着正确的方向发展，约翰霍普金斯流体力学和湍流专家Charles Meneveau与比利时的一位同事一起设计了一个新公式，通过该公式可以获得大量涡轮机的最佳间距。
“我相信我们的成绩非常强劲，”Meneveau说，他是该大学Whiting工程学院的机械工程教授Louis Sardella。“他们表示，大型风电场运营商将不得不将他们的涡轮机分开。”
最新的风电场可以位于陆地或海上，通常使用转子直径约为300英尺的涡轮机。目前，这些大型风电场上的涡轮机间隔开大约七个转子直径。由Meneveau和比利时Katholieke Universiteit Leuven助理教授Johan Meyers开发的新间距模型表明，将风力涡轮机分开15个转子直径 - 相比当前布局的两倍多 - 导致成本增加 - 高效发电。
Meneveau最近在物理学会流体动力学部的一次会议上介绍了研究结果。该研究的共同作者迈耶斯无法参加。
这项研究很重要，因为大型风力发电场 - 包括数百甚至数千台涡轮机 - 已计划或已在西部，欧洲和运营。“早期的经验是他们产生的能量低于预期，”Meneveau说。“其中一些项目表现不佳。”
Meneveau说，早期的大型风电场布局计算模型只是简单地将单个风力涡轮机的尾迹加起来。他说，新的间距模型考虑了涡轮机阵列与整个大气风流的相互作用。
Meneveau和Meyers认为，大型风电场产生的能量与水平风的关系较少，而且更依赖于强风，高大涡轮机产生的湍流会从大气中的较高位置拉下来。利用从高性能计算机模拟以及风洞实验中获得的见解，他们确定在正确的间距内，涡轮机以一种产生湍流的方式改变景观，从而激起空气并帮助从更高的空间吸取更强大的动能。高度。
实验在约翰霍普金斯风洞进行，该风洞使用大风扇产生空气流。在进入测试区域之前，空气通过一个“活动网格”，一个多孔板帘，随机旋转并产生湍流，使通过隧道的空气更接近真实的风力条件。
隧道中的气流通过安装在柱顶上的一系列小型三叶片模型风力涡轮机，模拟一系列全尺寸风力涡轮机。通过使用称为立体粒子图像测速仪的测量程序来收集关于气流和模型涡轮机的相互作用的数据，该测量程序需要一对高分辨率数码相机，烟雾和激光脉冲。
Meneveau说，需要进一步研究，了解不同温度如何影响大型风电场的发电量。约翰霍普金斯大学教授申请继续资助进行此类研究。