开发计算工具来建造更大、更轻的风力涡轮机叶片

在全球范围内获得负担得起、可靠和可持续的能源是联合国2030年的目标之一。风能在增加可再生能源的解决方案中发挥着突出作用，部分原因是风力涡轮机的使用。Drs。德克萨斯农工大学航空航天工程系的拉克蒂姆·巴塔查里亚和罗伯特·斯凯尔顿利用美国国家科学基金会37.5万美元的资助，利用张拉整体原理为涡轮机制造更大、更轻的叶片，为解决这一问题做出了贡献。

他们的研究目标是开发一套理论和计算工具，用于设计具有自定义气动弹性特性的高强度与重量比的风力涡轮机叶片，这对部署大型风力涡轮机叶片至关重要。

风力发电是新电力供应增长最快的来源之一，也是新可再生能源发电的最大来源。风力发电行业正在向海上转移，在那里可以部署更大的风力涡轮机。随着转子变大，叶片也必须变大 长,但要保持重量轻、结实、结实。

目前，纤维增强聚合物复合材料已被确定为转子叶片的最佳材料。这些复合材料的使用带来了一些挑战，包括设计分析、制造、振动控制、结构健康评估 而且交通工具。

该团队正在设计的理论和计算工具将极大地缓解这些挑战，并提供一条可行的途径来解决拟议中的扩张，将美国的发电量从2012年的400吉瓦增加到2050年的400吉瓦。

基于张拉整体的风力涡轮机叶片设计有几个优点，包括精确的建模、气动弹性裁剪、结构健康监测的最佳传感以及收缩成更小形式以方便部署的能力。

本研究将解决的科学问题也提出了当前工程中所缺少的新的系统工程视角。通常，首先构建和建模这些系统，然后以特定的方式确定传感和驱动体系结构，然后设计受这种特定的传感和控制体系结构约束的估计/控制律。

德州农工大学的团队将利用这笔资金来寻求一种综合方法 设计该结构的传感/执行器架构(用于控制和最佳健康监测)，以及缓解压力和最大化从风中吸收能量的控制律。这将提供一个具有强大理论基础的新视角。