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伯明翰叶片:在人工智能的帮助下专为特定城市设计的风力涡轮机揭晓

2024-12-03 11:42:36 英文原文

作者:Dr. Russell Moul

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城市环境对于风力涡轮机来说是一个棘手的空间,但新的伯明翰叶片可能会改变这一点。

Dr. Russell Moul headshot

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Photograph of the Birmingham Blade,a circle of vertical blades, with Old Joe clock tower in the background

城市环境很少适合现有的风力涡轮机技术,但新型伯明翰叶片采用人工智能设计,因此可以根据各个城市的具体风力条件进行定制。 

图片由伯明翰大学提供

由人工智能设计专家和精密金属制造商组成的联合团队创建的世界上第一台城市风力涡轮机已经亮相,该涡轮机专为特定地理区域的各种风力条件而设计。

“伯明翰刀片”由 EvoPhase 和 KwikFab 设计,旨在解决绿色能源生产的一个重大问题——如何制造在城市环境中生产清洁能源的小型、经济实惠的发电机。

城市给风力涡轮机带来了一系列挑战,这些挑战与我们在景观中看到的乡村风力涡轮机不同。首先,它们体积庞大,噪音很大,这​​可能会导致人们反对它们在人口稠密的地区使用——而且,很少有城市拥有城市建筑学可以支持风电场。但最重大的挑战可能与城市经历的风况有关。

建筑物、街道和其他结构会以非常独特的方式影响风的行为,而各个城市的情况各不相同,从而降低了并非专门为其设计的风力涡轮机的可靠性和效率。

这就是为什么 EvoPhase 和 KwikFab 之间的合作特别有趣。该团队使用人工智能驱动的设计流程来创建和测试依赖于英国伯明翰风速的涡轮机。这些风速为 3.6 米每秒(11.8 英尺每秒),远低于大多数涡轮机运行时的 10 米每秒(32.8 英尺每秒)额定值。

“我们需要一台能够捕捉伯明翰相对较低的风速,同时管理周围建筑物引起的湍流的涡轮机,”EvoPhase 首席技术官 Leonard Nicusan 在一份报告中解释道。陈述。– 设计还必须紧凑、轻便,以适应屋顶安装。”

研究小组发现,弯曲叶片的最佳设计是绕垂直轴旋转。他们还确认,他们的设计将比该市现有的设计效率高出七倍。

“使用人工智能对于摆脱上个世纪影响涡轮机设计的长期偏见至关重要”,尼库桑补充道。– 人工智能使我们能够探索传统人体实验范围之外的设计可能性。我们能够在短短几周内生成、测试和完善 2,000 多个风力涡轮机设计,显着加快了我们的开发流程,并实现了通过传统方法需要数年时间和数百万英镑才能实现的目标。”

该团队部署的过程有点模仿自然选择,可以同时优化各种不同的参数。这使得设计可以避免性能因素之间通常的权衡。

Birmingham Blade 的第一个迭代是由 KwikFab 创建的,以测试其可行性。下一步将生产铝制版本,可安装在伯明翰的屋顶空间进行进一步评估和测试。最终产品预计将于 2025 年末上市,同时该团队正在苏格兰爱丁堡针对不同条件进行另一种设计。

– 我们可以在几周内进行复杂的设计、制造和运输原型进行测试。KwikFab Ltd 的 Paul Jarvis 补充道,我们希望与希望充分利用风能的组织合作,风能是一种免费的可持续能源,存在于每个国家。


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摘要

伯明翰大学推出了“伯明翰叶片”,这是一款人工智能设计的城市风力涡轮机,适合特定的城市风力条件。这种创新的涡轮机旨在通过针对低风速和建筑物引起的湍流进行优化设计,解决与城市中传统风力涡轮机相关的挑战,例如噪音和空间限制。该团队使用 AI 测试了 2,000 多种设计,实现了现有城市涡轮机效率的七倍。第一个原型机将在伯明翰的屋顶上进行测试,并计划在 2025 年底推出商业版本。