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【視野】從座頭鯨身上找風力發電的靈感

2015-12-04 來源:煎蛋 瀏覽數:2618

想象某天天氣晴朗,你開著小汽車出門,你愜意的將手伸出窗外,溫柔的和風從指間滑過,將手并攏,風吹過手心,形成一股向上的托舉力。

  想象某天天氣晴朗,你開著小汽車出門,你愜意的將手伸出窗外,溫柔的和風從指間滑過,將手并攏,風吹過手心,形成一股向上的托舉力。
  就是這種力量,使得飛機在空中翱翔,帶動風車的葉片旋轉。為了提升這些人造科技產品在空中的可操作性,科學家們希望借助來自海洋的專家——座頭鯨——的力量。
  不像其他鯨魚,座頭鯨不僅僅靠捕食磷蝦生存,他們除了張開大嘴,游向甲殼綱的動物,去吃個飽;還會捕食魚類。要知道魚類要比小蝦小蟹靈活許多,要想吃到這種美味,座頭鯨需要能夠完成急轉彎,這對這種巨型海洋生物而言可不是一件簡單的事情。
  據西切斯特大學的生物學家FrankFish介紹,為了能夠完成快速的轉向,座頭鯨要防止自身的鰭產生的阻力。如果一頭鯨魚需要完成一次急轉,他需要更多的上升力,從而從更高的角度對魚群發動一次攻擊。但是如果這個角度變得太大,他的移動就會兜上一個大圈子。
  座頭鯨擅用自己的鰭制造上升力,從而發動一次急轉攻擊魚群。這得益于他們的鰭尖端的結節(tubercles)結構。
  Fish教授和他的團隊分別設計了帶有類似結節結構的鰭和沒有結節的鰭,并在NavalAcademy的風動對比測試了兩類結構,結果表明,這種結果能夠形成失速延遲(delaystall),從而導致了攻擊角度增長42%。
  這種結構如果安裝在風車、風扇、沖浪板,甚至水上飛機的相關結構能夠發揮類似的效果。類似于獲得更高的攻擊角度,如果能過獲得更高的升力,就能獲得更多的能量。這一點對發動機而言尤為重要,當風車受到來自兩個不同方向的風力影響,兩股力量作用在風車的葉片上,會導致葉片失速,具體到某個點上甚至會撕裂葉片。為了防止這種情況,我們只能將風車的葉片的偏轉角設計的很小,這樣發電效率就會比較低。如果采用結節結構,風扇能夠獲得更大的升力,讓電機轉的更快,獲得更大的發電量,同時保證風車的安全。
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