"Když jsem přemýšlel o Glauertově pravidlu, myslel jsem si, že v něm chybí několik kroků a že je velmi složité," vzpomíná Sven Schmitz, profesor na katedře leteckého inženýrství na Penn State University v USA. "Musel existovat jednodušší způsob, jak ho vyřešit. A tady přišla na řadu Divya. Byla čtvrtou studentkou, které jsem úkol zadal, a jako jediná se ho opravdu ujala. Její práce je působivá."
Divya Tyagi, která v současné době pracuje na magisterském titulu v oboru leteckého a kosmického inženýrství, napsala výzkumnou práci o tzv. Glauertově pravidle, v níž tento dnes již téměř 100 let starý problém transformuje do jednodušší a elegantnější podoby, takže je nyní snadnější jej používat a zkoumat. Práce Divyi Tyagiové tak rozšiřuje výzkum v oblasti aerodynamiky, což by následně mohlo otevřít nové možnosti pro konstrukci větrných turbín, které britský aerodynamik a vědec Hermann Glauert v té době nebral v úvahu.
Mohlo by vás zajímat
Příští generace větrných turbín by mohla z objevu těžit
Glauertovo pravidlo, nebo také Glauertův problém, se se původně týká aerodynamiky křídel letadel a vztahu mezi rychlostí pohybu a vztlaku křídla. Principy britského vědce Hermanna Glauerta, na kterých pracoval ve 30. letech minulého století, byly později aplikovány také na větrné turbíny. Glauertovo pravidlo tak popisuje i maximální možný výkon větrné turbíny v závislosti na poměru mezi rychlostí větru a rychlostí rotace turbíny. Vztah se používá k určení teoretické maximální účinnosti větrných turbín a pomáhá inženýrům navrhovat lopatky a další komponenty turbín pro dosažení co největší efektivity.
"Vytvořila jsem doplněk ke Glauertovu pravidlu, který stanovuje optimální aerodynamický výkon větrné turbíny tím, že určuje ideální podmínky proudění kolem loaptek, aby byl výkon turbíny maximální," vysvětluje Tyagiová svůj objev v prohlášení univerzity. Podle Svena Schmitze, který je spoluautorem článku, se původní Glauertova práce zaměřovala výhradně na maximální dosažitelný součinitel výkonu. Ten měří, jak efektivně turbína přeměňuje větrnou energii na elektřinu. Glauert však nebral v úvahu celkové koeficienty síly a točivého momentu působící na rotor ani to, jak se lopatky turbíny ohýbají pod tlakem proudění větru.
"Když roztáhnete ruce a někdo vám zatlačí na dlaň, musíte se tomuto pohybu bránit," říká Schmitz. "Označujeme to jako přítlak a ohybový moment u kořene křídla a větrné turbíny tomu musí odolat. Je potřeba pochopit, jak velké je celkové zatížení, a to Glauert neudělal."
Schmitz dále vysvětluje, že jednoduchost dodatku Tyagiové, který je založen na variačním počtu, matematické metodě používané pro omezené optimalizační problémy, by měla umožnit prozkoumat nové pohledy v návrhu větrných turbín. "Skutečný dopad se projeví až v příští generaci větrných turbín, které nové poznatky využijí," říká Schmitz. "Pokud jde o Divyino elegantní řešení, myslím, že si najde cestu do učeben po celé zemi i po celém světě."
Mohlo by vás zajímat
Větrné elektrárny: jednoprocentní zlepšení koeficientu výkonu má pozoruhodný dopad
Sama Tyagiová považuje svou práci za krok k optimalizaci výroby elektřiny z větrné energie a snížení nákladů. "Zlepšení koeficientu výkonu velké větrné turbíny o pouhé jedno procento má významný dopad na výrobu energie a přenáší se i na ostatní koeficienty, pro které jsme odvodili vztahy," říká studentka leteckého inženýrství.
Práce Tyagiové si okamžitě všimla americká armáda: v současné době se podílí na výzkumu vzdušných proudů kolem rotoru vrtulníků v rámci projektu podporovaného americkým námořnictvem. Cílem je zlepšit letové simulace a bezpečnost pilotů díky lepšímu pochopení příslušných dynamických vztahů.
Zdroj: Wind Energy Science, Wikipedia
Článek obsahuje prvky vygenerované AI
