اقتصاد دانش بنیان

گـامی بـرای حل مشکل توربیـنهای بادی

انرژي بادي ارزان و تجديدپذير است و از همه مهمتر به محيطزيست آسيب نميرساند؛ از اينرو انتظار ميرود انرژي بادي به يکي از رو به رشدترين منابع انرژي در دنيا تبديل شود. به اين معني که در آينده توربينهاي بادي به شکل فزايندهاي در سرتاسر جهان قابل رويت خواهند شد، اما يکي از چالشهاي عمده در اين مسير آلودگي صوتي ناشي از اين توربينهاست که فرايند احداث نيروگاه هاي بادي را به ویژه در نزديکي مناطق مسکوني دشوار و نامطلوب ساخته است. کساني که در محلهاي نزديک به توربينهاي بادي سکونت دارند، هميشه از صداي مخصوص چرخش پره ها و صداي آزاردهنده چرخدنده توربينها و ژنراتورها که آرامش آنها را برهم ميزند، گلايه ميکنند. اگرچه توربينهاي بادي در سالهاي اخير بسيار کمسر و صداتر از نمونه هاي قديميتر هستند و اکنون صداي پره توربينهاي بادي از فاصله بيش از 200 متري قابل شنيدن نيست، اما همچنان مهندسين به دنبال طراحي نمونه هايي کمصداتر هستند. در همين راستا نتايج مطالعات جديد گروهي از محققين نشان ميدهد که چگونه ميتوان با الهام از بالهاي جغد توربينها يا هرگونه وسيله ترابري هوايي کمصداتري توليد کرد. محققاني از ژاپن و چين، دندانه ها و حالت ارهاي قسمت بالايي بالهاي جغد را مورد مطالعه قرار داده و به بينش جديدي در مورد چگونگي عملکرد اين نوع از بالها و تاثير آن بر امکان پرواز خاموش پرندگان دست يافتهاند. در نتايج اين پژوهش که در مجله Bioinspiration and Biomimetics به چاپ رسيده، به مکانيزمهاي بالقوه براي خاموشکردن سر و صدا و نويزگيري درتوربينهاي بادي، هواپيماها، هواپيماهاي بدون سرنشين و ماشينهاي ديگر اشاره شده است.پروفسور هائوليو، استاد دانشگاه Chiba ژاپن و از محققان ارشد اين پژوهش، ميگويد: «جغدها به خاطر پرواز بيصدايشان که به علت ويژگيهاي منحصربهفرد بالهايشان است شناخته شدهاند، ويژگيهايي چون حالت ارهاي و دندانه هاي لبه جلويي بالها، لبه هاي چيندار عقبي و سطوح مخملي بالها که به آنها قابليت پرواز با کمترين صدا را داده است. ما به دنبال آن بوديم که بفهميم چگونه اين ويژگيها بر توليد نيروي آيروديناميکي و کاهش صدا تاثير ميگذارد و اينکه آيا ميتوان از اين ويژگيها در جاي ديگري استفاده کرد؟»اين گروه از محققان با ترکيب شبيهسازيهاي بزرگ چرخشي (مدلي رياضي براي آشفتگي و تلاطمات هوايي که در ديناميک سيالات براي محاسبات مربوط به شبيهسازي جريانهاي هوا مورد استفاده قرار ميگيرد) و همچنين PIV (Particle-Image Velocimetry) و اندازهگيري نيرو در يک تونل باد کمسرعت به آناليز دو مدل از باله هاي پردار الهامگرفته از بالهاي جغد هم با دندانه هاي لبه جلويي بالها و هم بدون آن پرداختند.آنها دريافتند که دندانه هاي لبه جلويي بال ميتوانند انتقال جريان هموار يا آشفته هوا بين دو سطح بال را در زاويه حمله (AoA) بين صفر تا 20 درجه کنترل کنند. اين نتايج نشاندهنده نقش مهم اين نوع از بال در توليد آيروديناميک و صداست. پروفسور ليو در اينباره ميگويد: «ما در عين حال متوجه شديم که بين توليد نيرو وکاهش صدا رابطه وجود دارد. لبه هاي دندانهاي جلويي در مقايسه با مدل بدون دندانه عملکرد آيروديناميکي را در AoAهاي پايينتر از 15 درجه کاهش ميدهند، اما در AoAهاي بالاتر از 15 درجه ميتوانند به عملکرد آيروديناميک و کاهش صدا برسند و اين يعني زاويهاي که بالهاي جغد اغلب در هنگام پرواز دارند.اين لبه هاي جلويي دندانهدار الهامگرفته از بالهاي جغد اگر بر تيغه هاي توربين بادي، بالهاي هواپيما يا روتورهاي هواپيماهاي بدون سرنشين اعمال شود، ميتواند يک طرح زيستتقليدي کارآمد براي کنترل جريان هوا و کاهش صدا ارائه دهد.در زمانهاي که مسائل مربوط به سر و صدا يکي از موانع اصلي براي ساخت توربينهاي بادي است، يافتن روشي براي کاهش سر و صداي اين ماشينها خبر بسيار خوبي براي طرفداران توليد انرژيهاي پاک خواهد بود.

منبع: مجله دانش بنیان