近日，北京理工大学先进结构技术研究院元旭津课题组在流体力学领域著名期刊Physics of Fluids发表了题为“Enhanced wind energy harvesting through omnidirectional airflow metamaterial concentrators”的研究论文，博士生周梦婧为第一作者，元旭津老师和赵小见老师为共同通讯作者。

 风能作为一种可再生能源，随着技术的进步，逐渐成为全球能源转型的关键部分。然而，风能发电仍面临低风速和间歇性的挑战，这限制了其应用效率。为了解决这些问题，本团队提出了一种创新的风能汇聚设计——全向聚风阵列结构，旨在提升风能的收集效率，特别是在低启动风速下,仿真结果显示能够将风能密度提升至输入的360%，与垂直轴发电机配合，有望用于下一代风电系统，使得风电系统能够工作在较低的环境风速下。

概念设计图

该全向阵列式结构采用了一种受超材料原理启发的新型复杂梯度结构，结合不同的基本单元的组合形成环向集流结构。并对结构进行了仿真验证，通过仿真分析与计算，团队最终确定了一种最优设计方案，其风能捕获效率较传统设计提升了360%。

典型基本单元设计

典型聚流仿真结果

原文标题：Zhou, M., Ding, F., Zhao, X., Zhou, M., Ding, F., Yuan, X., Yuan, H., & Zhao, X. (2024). Enhanced wind energy harvesting through omnidirectional airflow metamaterial concentrators. Physics of Fluids., 36(12). https://doi.org/10.1063/5.0236158

近年来，课题组研究团队在多种物理场散射和传输控制领域，取得了多项论文和专利研究成果，在电磁散射场实时调控材料、声场实时调控材料、流场调控材料方向均具备独立设计能力。研究成果有望应用于现代装备多物理场特征智能控制、海上信标与导航救援系统、风能发电系统、芯片散热系统等领域。