Генератор основан на явлении, выражающемся в том, что при действии потока ветра на плохо обтекаемое препятствие, его скорость уменьшается вблизи центра, а на кромках препятствия возрастает до значений, существенно превышающих скорость невозмущенного потока. В процессе обтекания вокруг препятствия генерируются вихри, иногда достаточно сложной структуры. Подобное поле скоростей генерируется на летательном аппарате за выступами в виде интерцепторов, щитков, стоек антенн и т. п., а также за другими препятствиями, подобными островам, горам, наземным сооружениям, движущимся транспортным средствам.
Рис. 1. Схематическое представление поля потока за плохо обтекаемым телом в виде пластины, установленой нормально к потоку: 1 — область рециркуляции потока; 2 — зона затухания; 3 — асимптотическое затухание.
Исходные исследования полей скоростей, образующихся за плохо обтекаемыми препятствиями, приведены в справочнике. Схема экспериментальной модели показана на рис. 1. Исследуемое препятствие имело вид тонкой квадратной пластины, расположенной перпендикулярно набегающему потоку. Профили скоростей вниз по потоку за препятствием представлены на рис. 2. На графиках показаны скорости, измеренные за препятствиями, расположенными на нижней поверхности пластины. Отметим, что вблизи кромок препятствия возникают большие избыточные скорости, соответствующие им градиенты характерны для упоминавшегося выше вихревого поля.
Рис. 2. Профили поля скоростей на различных расстояниях за квадратным препятствием, расположенным нормально к потоку.
Предполагалось, что при правильном размещении в таком вихревом потоке роторной системы с вертикальной осью вращения, например подобной ротору Савониуса, характеристики ее должны улучшаться. Объясняется это тем, что при смещении вперед или повороте опор ротор может попасть в зону больших избыточных скоростей, в то время как при смещении назад — в заторможенную зону за препятствием. Поле скоростей можно изменять, управляя положением препятствия.
Вихри, генерируемые плохо обтекаемым телом, могут быть использованы для вращения соответствующим образом спроектированного ротора; напряжения в вихре и его позиция могут управляться соответствующим изменением положения и геометрии препятствия. Такие возможности могут быть подробно рассмотрены, поскольку уровень развития аналитических и экспериментальных исследований вихревых систем достаточно далеко продвинулся вперед и их результаты достаточны, чтобы обосновать и рассчитать варианты ВИК, предназначенные для преобразования энергии ветра.
