Mokslininkai laboratorijoje sukuria tikrovišką audros turbulenciją.

Aktyvus vėjo tunelio tinklelis gali skatinti oro srautą, kad būtų sukurta reali audros turbulencija. Kreditas: Oldenburgo universitetas / Mohssenas Assanimoghaddamas.

Turbulencija yra visur esantis reiškinys ir viena didžiausių fizikos paslapčių. Oldenburgo tyrimų grupė sėkmingai sukūrė realistišką audros turbulenciją Vėjo energijos tyrimų centro (ForWind) vėjo tunelyje.

Atrodo, kad dėl stiprių audrų atsitiktinai sunaikinta: nors vieno namo stogo čerpės yra nupūstos, kaimyninės savybės gali būti visiškai nepažeistos. Šiuos skirtumus lemia vėjo gūsiai – arba, kaip sako fizikai, vietinė turbulencija. Dėl didelio atmosferos srauto Tačiau iki šiol ji negalėjo pateikti išsamių prognozių.

Oldenburgo universiteto ir Liono universiteto ekspertai atvėrė kelią mažų turbulencijų tyrimams: komanda, kuriai vadovavo profesorius dr. Oldenburgo fizikui Joachimui Peinke’ui pavyko sukurti turbulentines sroves vėjo tuneliuose. Srovės yra panašios į vykstančias didelių audrų metu. Mokslininkai žurnale „Physical Review Letters“ teigia, kad komanda iš tikrųjų rado būdą, kaip iš audros iškirpti fragmentus. „Mūsų eksperimentiniai rezultatai mūsų vėjo tunelius paverčia naujos kartos įrenginių, kur yra pavyzdys, prototipu. Pavyzdžiui, teisingai galima atsekti turbulencijos poveikį vėjo turbinoms.

Svarbiausias turbulentinį srauto pobūdį apibūdinantis parametras yra skaičius, žinomas kaip Reynoldsas: šis fizinis dydis apibūdina kinetinės energijos ir trinties santykį terpėje. Paprasčiau tariant, galite sakyti: kuo didesnis Reinoldso skaičius, tuo srovė yra neramesnė. Viena didžiausių turbulencijos paslapčių yra statistika: ekstremalių įvykių, tokių kaip vėjo gūsiai ir gūsiai, pasitaiko dažniau, jei pažvelgsite į mažesnes skales.

Joachimo Peinke vėjo tunelio gerbėjai

Joachimas Peinke priešais keturis vėjo tunelio ventiliatorius. Turbinos gali sukelti vėjo greitį iki 150 kilometrų per valandą.Kreditas: Oldenburgo universitetas / Mohssenas Assanimoghaddamas.

Neišspręstos lygtys

„Dabartinė turbulencija sustiprėja mažais mastais“, – aiškina Peinke’as, kuris vadovauja Turbulencijos, vėjo energijos ir stochastikos tyrimų grupei stiprių audrų metu – kai Reynoldso skaičius yra didelis, todėl skrydžiui įtakos turi būklė. Srauto gūsis daugiau nei plokštuma Konkreti to priežastis nėra žinoma: skysčių apibūdinimo fizinės lygtys neišsprendžiamos, kai kalbama apie turbulenciją. Misija yra viena garsiausių tūkstantmečio matematikos problemų, kur JAV Clay Mathematics Institute sprendimas padėjo milijoną dolerių.

Didžiajame „ForWind“ vėjo energijos tyrimų centro („ForWind“) vėjo tunelyje Oldenburgo komanda dabar sėkmingai sukuria neramias vėjo sąlygas nei bet kada anksčiau. Lyginant su ankstesniais eksperimentais, tyrėjai šimtą kartų padidino Reinoldą, taip imituodami sąlygas, panašias į tas, kurios matomos tikrose audrose. “Mes dar nematėme viršutinės ribos”, – sakė Peinke. Tai labai arti tiesos “.

Deimanto formos aliuminio lakštas

Beveik tūkstantį deimanto formos aliuminio diskų galima pasukti dviem kryptimis su 80 pavarų ašimis. Kreditas: Oldenburgo universitetas / Mohssenas Assanimoghaddamas.

Vėjo tunelio eksperimentas

Oldenburgo vėjo tunelyje buvo 30 metrų bandomasis ruožas su keturiais ventiliatoriais, galinčiais sukurti iki 150 kilometrų per valandą greičio vėją, atitinkantį 1 kategorijos uraganus, kad generuotų turbulentines sroves, mokslininkai naudojo vadinamąjį aktyvųjį tinklelį, kuris Sukurtas specialiesiems poreikiams dideliuose Oldenburgo vėjo tuneliuose. Trys metrai po tris metrus konstrukcija yra vėjo tunelio pradžioje ir susideda iš beveik tūkstančio mažų deimanto formos aliuminio metų. Kilnojamasis lakštinis metalas Jį galima pasukti dviem kryptimis, naudojant 80 horizontalių ir vertikalių velenų. Tai leidžia vėjo tyrinėtojams selektyviai blokuoti ir trumpam atidaryti nedidelį vėjo tunelio antgalio plotą, leidžiant orui suktis “tinkleliu. Didžiausia pasaulyje aktyvi jėga leidžia vėjo tuneliuose sukurti audringus vėjo laukus “, – paaiškina komandos narys Larsnoyhausas, atlikęs pagrindinį vaidmenį tyrime.

Eksperimentui komanda chaotiškai modifikavo tinklelio judėjimą, panašiai kaip ir esant audringam vėjui. Jie taip pat nuolat keičia savo gerbėjų galią. Todėl, be menkiausios turbulencijos, vėjo srovės sukelia didesnį judėjimą išilgine vėjo tunelio kryptimi. „Pagrindinė mūsų išvada yra ta, kad vėjo tunelio srautas sujungia du elementus į visišką audros turbulenciją. „Realistai ir realistai“, – aiškina bendraautorius dr. Michaelas Hillingas. Fizikas taip pat yra Europos vėjo energijos akademijos (EAWE) Tarptautinės vėjo tunelių bandymų komisijos pirmininkas, šios audros turbulencija įvyko 10–20 metrų už aktyviojo tinklo.

Spiralė nedideliu mastu

„Sureguliavę vėjo tunelio tinklelį ir ventiliatorių, mes sukūrėme didžiulę turbulenciją, maždaug nuo dešimties iki šimto metrų. Tuo pačiu metu natūraliai atsirado nedidelis turbulencija, kelių metrų dydžio ir mažesnė. Tačiau mes iki šiol tiksliai nežinome, kodėl. Höllingas paaiškina. Kaip jis ir jo kolegos praneša, naujas požiūris leido iki vieno metro dydžio vėjo tunelyje sumažinti atmosferos turbulenciją, susijusią su vėjo turbinomis, lėktuvais ar namais. Tai leis mokslininkams ateityje atlikti realius eksperimentus su mažesniais modeliais, kur vėjo gūsiai atsiras taip dažnai, kaip tikros audros.

Nuoroda: Ledo Neuhauso, Michaelo Höllingo, Wouterio JT Boso ir Joachimo Peinke’o sukurtas precedento neturintis didelis Reinoldų skaičius vėjo tuneliuose, 2020 m. Spalio 9 d., Fizinio apžvalgos laiškas.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.125.154503

Finansavimas: Vokietijos ekonomikos ir energetikos ministerija, Žemutinės Saksonijos mokslo ir kultūros ministerija, Vokietijos tyrimų fondas.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

Newsletter

Subscribe to stay updated.