受昆虫翅膀启发的风力涡轮机效率或可提高35%

风力发电机产生地球能量的4％，但它们只有在风吹得正常时才能正常工作。现在，通过从昆虫的灵活翅膀中获得灵感，科学家们已经找到了一种方法，使风力涡轮机叶片在产生能量方面提高35％的效率。如果商业化，这可能使得这种绿色技术在未来几年替代化石燃料变的更可行的。

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提高风力涡轮机的效率不仅仅是使转子尽可能快地旋转的问题。涡轮机在高速下除了变得更容易发生灾难性故障之外，也变得不太有效，因为转子变得更像是一堵墙，阻止风流过快速旋转的叶片，利福尼亚州的圣地亚哥州立大学工程教授Asfaw Beyene说。

巴黎索邦大学的物理学家Vincent Cognet说，最佳的动力来自中等的旋转速度。为了使它们最有效地发电，风必须以正确的“桨距角”冲击叶片，以便向发电机施加适当量的扭矩。

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昆虫的翅膀没有这个问题。因为它们是灵活的，蜜蜂和蜻蜓的翅膀能够引导空气动力学负载在他们的飞行方向，增加功率。并且因为他们自然地在风中弯曲，他们可以最小化阻力，以避免损坏。

为了看这种灵活性是否会提高风力涡轮机的效率，Cognet和他的团队制造了具有三种不同转子风格的小型涡轮机原型。一个是完全刚性，一个有点灵活，一个是非常灵活。所有三个涡轮机具有三个转子，但是柔性的涡轮机由称为聚对苯二甲酸乙二醇酯的柔韧材料制成，而刚性版本由刚性合成树脂制成。

在风洞试验中，最灵活的叶片证明有点太松弛，它们不能产生与像其他两个一样多的力量。但是，中等柔性叶片的性能优于刚性叶片，使得叶片能够在更宽的风力条件下高效运行并且提高35％的功率。

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测试还表明，改进来自桨距角的变化：由于涡轮叶片分别由于风压和离心效应而来回地弯曲，桨距角略微变化。在较低的风速下，更高的桨距角（更“开”）更高效，而在高速下更低的桨距角（更“封闭”）更好。事实上，更快的风导致更高的转速，稍微关闭俯仰角以帮助产生更多的功率。

Beyene说，工程方面需要时间，但是他自己对变形叶片的实验表明，新研究中表现出的35％的功率增长是完全合理的预期，并且将是对完全可再生未来的巨大助益。他的团队已经积极规划使用相同原理操作的更大原型。 “流体力学和物理学让我们坚信，”他说， “没有理由我们不能使变形叶片适应风力条件。