美研究人員研發(fā)出渦流振動(dòng)水生潔凈能源

    美國(guó)的研究人員研發(fā)了一種模仿魚類運(yùn)動(dòng)的流體力學(xué)架構(gòu)，據(jù)說能利用水面下的高、低速水流來發(fā)電；這種技術(shù)稱為Vivace (Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy，渦流振動(dòng)水生潔凈能源)。

    美國(guó)密西根大學(xué)(University of Michigan)教授Michael Bernitsas表示，這種Vivace技術(shù)頗具發(fā)電潛力，甚至是流速緩慢的河流也適用，成本也低于其它能源。Bernitsas并創(chuàng)辦了一家公司 Vortex Hydro Energy，將把該技術(shù)推向商業(yè)化。

    據(jù)了解，Vivace技術(shù)是模仿魚類利用水底渦流逆流潛行的原理。傳統(tǒng)水力發(fā)電的方法，是使用渦輪機(jī)，不過需要至少5節(jié)(knots，即每小時(shí)5.8英哩)的流速；而Vivace發(fā)電機(jī)號(hào)稱可用流速僅1節(jié)(每小時(shí)1.15英哩)的水流來發(fā)電。

    Bernitsas估計(jì)，僅需在水底下安裝數(shù)層樓高的Vivace發(fā)電機(jī)數(shù)組，就可供滿足鄰近河岸的十萬(wàn)戶家庭用電。而這種流體力學(xué)發(fā)電方式，將可把電費(fèi)成本降低至每千瓦小時(shí)5.5美分。

    這種技術(shù)的運(yùn)作原理是利用在水面停泊的物體會(huì)在水流中快速上上下下的現(xiàn)象，稱為渦流振動(dòng)；這種現(xiàn)象會(huì)讓停泊在水面上的船身隨著水流速度載浮載沉。Bernitasas將數(shù)個(gè)水平懸吊的柱狀物以橫向置放在水流中，讓它們隨著水流自然頻率浮沉。

“渦流振動(dòng)是間歇性的，所產(chǎn)生的力量也是間歇的。”Bernitsas表示：“我們的圓柱體會(huì)感應(yīng)水流，當(dāng)水流沖擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生與水流呈橫切狀的閑歇力道，讓圓柱體上下浮沉，而這種運(yùn)動(dòng)將可轉(zhuǎn)換成電力。”

    Bernitsas過去曾發(fā)明讓鉆油平臺(tái)等水中靜止物體抵抗渦流振動(dòng)的方法，也啟發(fā)他進(jìn)行此研究的靈感：“我想到如果我反過來加強(qiáng)、而非抑制渦流振動(dòng)，這樣就能利用它來發(fā)電。”

    通常魚類若要逆流前行會(huì)彎曲身體，讓身體曲面會(huì)引來成為推力的渦流，然后魚會(huì)擺脫那個(gè)渦流再次從反方向彎曲身體，以引起另一個(gè)渦流。魚就是在這些渦流中穿梭，因此可抵抗比??們肌力更強(qiáng)的逆水流而前行。Bernitsas就是控制了這樣的現(xiàn)象制造Vivace發(fā)電機(jī)。