在设计风力发电船舶时,我们需要了解船舶上方的风力行为。因此,研究团队在一艘远洋船上安装了先进的激光测量设备,即激光雷达(LIDAR)。
开发风力推进船舶的关键在于了解风力行为。目前几乎没有系统的测量数据来验证风力行为模型,如公海上空的大气-地面边界层(离水面0-250米)的风速变化和风切变。为了了解该区域的风力行为,Wallenius Marine和KTH在Figaro船舶进行了一次独特的实验。
甲板上方300米处的测量
激光测量设备LIDAR安装在Figaro的轮胎上。LIDAR可以测量甲板上方300米处的风速和风向。这是整个地面边界层,也是翼帆的工作位置。
3500万个测量点
LIDAR在往返欧洲和北美的40天行程中进行了首次测量。KTH的研究人员已经完成了对测量结果和3500万个测量点的全面处理。研究团队观察到,风速在海拔高度上的变化比普通模型预测的要小。他们还发现,作为海拔风力的应变量,风切变强度也相对较弱。
测量结果还表明,船体对船舶上方的风速和风向有很大影响,甚至会影响到甲板上方40米处的风速和风向。为了更好地理解这一现象,SSPA对Figaro进行了CFD计算。通过该计算,我们能够详细了解流场,更好地解释测量结果。
下一步:研究相互作用

这些结果有助于团队指导今后的研究工作。例如,如何在船舶性能预测中建立风的模型?以及,翼帆应该具备哪些功能才能发挥最大功效?
“在进行这些测量之前,我们假设,地面边界速度和风向变化会对翼帆的效率产生重大影响。现在看来,我们需要花更多的时间来研究船舶与翼帆之间的相互作用。”Wallenius Marine项目负责人Mikael Razola(现任Oceanbird技术经理)表示,
“这个首次测量是独特的,它为我们提供了所需的数据。测量设置的表现符合预期,我们可以顺利地获得了船舶的数据。”