Crossing Advanced Mathematics and Applied Engineering, Divya Tyagi, étudiant à l’Université d’État de Pennsylvanie, a réussi à résoudre un problème mathématique soulevé il y a plus d’un siècle. Ses recherches modernisent non seulement les fondements théoriques des éoliennes, mais pourraient augmenter considérablement leur efficacité énergétique.
Dans le monde des sciences et de l’ingénierie, peu d’opportunités sont aussi fascinantes que la réécriture de théories fondamentales qui sont acceptées depuis des décennies. C’est précisément ce qui a réalisé Divya Tyagiun étudiant de troisième cycle de l’Université d’État de Pennsylvanie, lors de la résolution et de la résolution d’une version élargie d’un problème mathématique soulevé il y a plus d’un siècle par le distingué aérodynamique britannique Hermann Glauert.
Vos recherches, publié Dans le magazine scientifique, la science de l’énergie éolienne, elle a offert des solutions plus complètes et exactes à un modèle qui sous-tend la conception des éoliennes modernes, qui pourraient transformer considérablement l’efficacité et la durabilité des éoliennes.
Rotor optimal
La contribution de Glauert, formulée dans le Théorie optimale du rotoraxé sur la maximisation de la capture d’énergie par les éoliennes. Leurs équations ont décrit comment le flux d’air change lors de l’interaction avec le rotor, en utilisant deux paramètres clés: l’induction axiale, qui représente la décélération de l’air lors du passage à travers la turbine, et l’induction angulaire, qui décrit comment l’air est détourné dans un mouvement rotatif.
Ces distributions sont essentielles pour évaluer les performances de la turbine. Cependant, sa théorie avait des limites concernant le calcul précis de la façon dont les forces, telles que la poussée et les moments de flexion, affectent le rotor, les éléments critiques pour la conception moderne de la turbine.
Tyagi Il a examiné et étendu Ces distributions utilisant le calcul des variationsune branche avancée des mathématiques qui permet de trouver des fonctions optimales pour les systèmes physiques. Grâce à cette approche, il a atteint Rederivar les distributions originales de Glauert, confirmant sa validité dans le cadre classique, mais renforçant également son applicabilité en incluant explicitement les effets d’autres forces.
De plus, Tyagi a obtenu Solutions analytiques exactes Pour les coefficients de poussée (qui décrit la force totale sur le rotor) et les moments de flexion (qui analysent comment les forces inclinent les lames de turbine). Ces solutions permettent plus de précision pour évaluer comment les éoliennes interagissent avec le vent dans des conditions réelles.
Nouveau scénario
L’une des découvertes les plus pertinentes de son travail est qu’il a identifié des valeurs finies pour la poussée et les moments de flexion même lorsque le « rapport de vitesse de pointe » tend à zéro, un scénario qui n’avait pas été reconnu auparavant dans la théorie classique.
Cela résout un lagon dans la compréhension théorique précédente, offrant une description beaucoup plus robuste de la dynamique physique du système. Son modèle montre également comment les turbines réagissent aux forces complexes, ce qui pourrait aider à concevoir des structures plus fortes et efficaces.
L’impact pratique du travail de Tyagi ne peut pas être sous-estimé. Sa reformulation du problème améliore non seulement notre compréhension théorique des éoliennes, mais propose également des outils pratiques pour optimiser sa conception. Même une petite augmentation de l’efficacité énergétique, par exemple, de 1%, pourrait se traduire par une augmentation de masse de la production d’énergie à grande échelle. Les ingénieurs peuvent utiliser leur modèle pour concevoir des turbines plus efficaces, d’adaptation des structures aux conditions de vent spécifiques dans diverses régions du monde, et s’assurant également qu’elles sont plus durables contre les défis mécaniques tels que la fatigue structurelle.
En raison de sa contribution exceptionnelle, Tyagi a été reconnu avec le prestigieux prix Anthony E. Wolk, un prix décerné au meilleur projet de thèse parmi les étudiants en génie aérospatial de son université. Cette reconnaissance souligne la valeur de votre recherche non seulement dans le domaine théorique, mais aussi dans le potentiel transformateur qu’elle a pour l’industrie des énergies renouvelables.
Référence
Examen du disque du rotor optimal de Glauert – Une solution de calcul de variations et des intégrales exactes pour les coefficients de poussée et de moments de bénédiction. Divya Tyagi et Sven Schmitz. Science de l’énergie éolienne, volume 10, numéro 2; Wes, 10, 451–460, 2025. Doi: https://doi.org/10.5194/wes-10-451-2025
Solution durable
L’avance de Tyagi n’est pas simplement une réussite scolaire, mais un pas en avant dans la recherche mondiale de solutions durables pour faire face à des défis énergétiques. Son travail montre comment la collaboration entre les mathématiques et la physique appliquée peut ouvrir de nouvelles portes pour le progrès technologique.
Lors de la résolution d’un problème du centenaire et de l’amélioration, Tyagi a semé la possibilité d’une révolution verte, montrant que même les théories classiques peuvent toujours être le tremplin vers des innovations surprenantes.