皇家理工学院风洞中的特殊试验

当海员需要持续调整翼帆时,Oceanbird翼帆会自动调整到合适位置。为了实现这一点,我们需要一个可靠的翼帆控制系统,因此,Oceanbird和KTH(瑞典皇家理工学院)正在KTH L2000风洞中进行大量测试。

 

霓虹线就像ABBA Voyage舞池里的观众一样欢快舞动着。Antonia Hillenbrand和Ulysse Dhomé就像DJ一样带动它们疯狂扭动。对翼帆旋转作微小调整后,绒线平静下来,再次与翼帆对齐。

“当绒线四处移动时,就意味着气流没有附着。为了从风力中获得最大的推力,我们需要调整翼帆与气流的关系,使翼帆尽可能靠近气流不再附着而是呈失速状态的边缘,但又不能越过它。”Oceanbird的开发工程师Antonia Hillenbrand说道。

Antonia Hillenbrand

这种现象被称为失速迟滞,一旦攻角过大,气流无法附着,产生的力就会急剧下降,这时翼帆需要回转更多的角度,才能重新产生更大的力。

合作实现更好的控制

在RISE(前SSPA)的协助下,Oceanbird公司与KTH合作,在 KTH L2000 风洞中进行了大量测试。之前的风洞试验主要关注翼帆之间的相互作用,而这一系列测试则是为了找到在所有可能的配置中调整翼帆的最佳方法,以及失速迟滞相关的空气动力学。这是首次采用新型两段式翼帆设计进行的风洞测试,这种设计通过产生外倾角来优化性能。

Ulysse Dhome“在我看来,最重要的是控制算法开发测试。我们需要更好地了解这些翼帆背后的物理原理,这样才能以最佳方式控制它们。”KTH海军建筑中心的博士生Ulysse Dhomé表示。

KTH海军建筑中心教授Jakob Kuttenkeuler称:“我们很高兴能够继续探索新的研究领域,并利用我们最近得以使用的这个绝佳的风洞。”

Laura Marimon Giovannetti, Antonia Hillenbrand and Ulysse Dhomé.
Laura Marimon Giovannetti是SSPA的高级研究员,负责之前在南安普顿进行的风洞试验,主要研究多个翼帆之间的相互作用。她现在正协助Antonia Hillenbrand和Ulysse Dhomé在KTH进行风洞试验。

对微小变化也很敏感

Oceanbird和KTH从第一轮测试中获得了许多有趣的结果。

“新的风洞测试有助于我们了解翼帆上的气流是如何流动的,尤其是在失速时。我们还了解到空气动力学对环境中微小变化的敏感程度,尤其是在风洞模型的小范围内。但在全尺寸模型中,温度和湿度的变化也会对空气动力学产生影响,当然这对环游世界的长途航行意义重大。”Antonia Hillenbrand说道。

风洞中的“疯狂物理”

在对1米高的翼帆模型进行一些调整后,她和Ulysse将于2023年3月再次进入风洞测试。第二轮测试是为了验证测试装置,减少数据的不确定性。在这一轮测试中,彩色绒线被移除。

“我们从绒线中获得了重要的知识,它们是非常好的可视化工具,例如了解气流在翼帆上首先脱离的位置。气流对微小的变化非常敏感,因此,考虑到绒线的干扰,我们在接下来的测试中去掉了他们。在翼帆周围发生了一些疯狂的流动物理现象,接下来的测试将非常有趣!”Antonia Hillenbrand说道。

 

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