В журнале "Возобновляемая и устойчивая энергетика", опубликованном издательством AIP, ученые из Китая демонстрируют бионический подход, сочетающий черты крыла чайки с разработанным аксессуаром для регулирования потока, известным как откидной клапан, который может значительно улучшить производительность ветряной турбины.

Откидной клапан каталки - это небольшой выступ, выступающий под прямым углом от задней кромки крыла. Его присутствие нарушает структуру ветрового потока и особенно эффективно для улучшения характеристик при малых углах атаки. В аэродинамике угол атаки - это угол между линией, проходящей через центр крыла самолета, и встречным потоком воздуха.

Хотя поворотные закрылки улучшают характеристики аэродинамических профилей при малых углах атаки, они не идеальны для больших углов атаки. Исследования показали, что, хотя закрылки каталки могут значительно улучшить производительность ветряных турбин в некоторых ситуациях, скорость вращения турбины будет снижена.

Бионическое управление потоком - это относительно новый подход, который имитирует биологические системы управления полетом, другими словами, крылья и перья. Идея основана на наблюдении, что во время приземления или при порыве ветра перья на верхней части крыльев птицы выскакивают наружу, создавая естественный взмах.

Вычислительные и экспериментальные исследования показывают, что бионические закрылки, вдохновленные перьями, могут увеличить подъемную силу и отсрочить начало сваливания при больших углах атаки. Несмотря на их преимущества, добавление бионических закрылков также может снизить подъемную силу, особенно перед началом сваливания. Поэтому исследователи попробовали подход, сочетающий откидные створки каталок с бионическими функциями.

Для достижения наилучших аэродинамических характеристик ученые смоделировали использование комбинированного устройства управления потоком в различных ситуациях, включая высокие и низкие углы атаки, а также сценарии до и после сваливания. Они сравнили свое вычислительное моделирование с экспериментальными результатами для крыла самолета, испытывающего динамическое сваливание.

"Общая тенденция расчетной кривой подъемной силы хорошо согласуется с результатами экспериментальных измерений. Таким образом, точность нашего моделирования считается приемлемой, потому что динамическое торможение и его управление, как известно, трудно предсказать", - сказал автор Сяоминь Лю.

По словам Лю, комбинированное приспособление для регулирования расхода эффективно улучшает коэффициент подъемной силы аэродинамического профиля. "При углах атаки в диапазоне от 16 до 24 градусов максимальный коэффициент подъемной силы аэродинамического профиля увеличивается на 15% при использовании комбинации закрылков каталок и бионических закрылков".