Tornadoövningar i klassrummet var rutin för Harold Brooks när han växte upp nära St. Louis, Mo. Och som många andra tyckte han att tornados var fascinerande. Vad mer är kraftfullt nog att vända över ett tåg eller kasta ett sågblad i ett träd? “Jag visste bara inte varför de var coola då”, säger han.
Nu arbetar Brooks med tornadoforskning. Han är meteorolog vid National Severe Storms Laboratory i Norman, Okla. National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) och University of Oklahoma i Norman driver den anläggningen.
Läs vidare för att träffa en vetenskapsman och två ingenjörer som arbetar med vind. Brooks och hans team studerar tornados för att hjälpa människor att planera för dessa destruktiva twisters. Nettie Roozeboom och hennes grupp tittar på hur vinden påverkar flygplan, byggnader och andra strukturer. Och Kathryn Johnson och andra studerar vindkraft för att göra förnybar energi mer praktisk och kostnadseffektiv.
En del av deras forskning kan helt enkelt blåsa bort dig.
Förklarare: Vad är en datormodell?
Till exempel använde ett projekt nyligen datormodeller för att undersöka hur luft strömmar där en vinge möter huvuddelen av ett flygplan. Roozeboom rapporterade att arbetet vid mötet i januari 2016 för American Institute of Aeronautics and Astronautics.
Få mer ut av vinden
Kathryn Johnson sätter vind till jobbet för att göra förnybar energi. Hon är elektroingenjör och undervisar vid Colorado School of Mines i Golden.
Grundtanken bakom ett vindturbin kan tyckas enkel. Rörlig luft snurrar bladen på en turbin. Den turbinen omvandlar sedan
mekanisk
energi till elektricitet. Men att köra massor av turbiner på en vindkraftspark är inte så enkelt. Det är där Johnson kommer in.
Helst bör kontroller för vindkraftsturbiner fungera automatiskt. “Låtsas att du har ett actiondatorspel och du ställer in ett automatiskt system” för att göra rörelser åt dig i spelet, säger hon. “Du utvecklar teorin för att i princip tillåta din karaktär i ditt spel att fatta de rätta besluten hela tiden. Jag utvecklar teorin så att turbinen fattar de rätta besluten hela tiden.”
Ofta kan det vara knepigt. För det första slår vinden inte alla turbinblad med samma hastighet. Varje turbin utvinner en del energi från vinden, förklarar Johnson. Så vinden kommer att blåsa lite långsammare vid varje turbin i följd. Skiftande vindar kan också ändra hur varje turbin påverkar sin granne.
Dessa små skillnader kan sänka energiuttaget från vissa av turbinerna. En mindre effektiv vindkraftspark är mindre lönsam. Så vindkraftsoperatörer vill göra alla turbiner så effektiva som möjligt.
För att hjälpa dem utvecklade Johnson och hennes kollegor en datormodell. Den visar hur två vindkraftverk skulle fungera tillsammans. Ingenjörer kan använda verktyget för att se hur olika justeringar kan få nedvindsturbiner att producera mer energi. Vinkeln på bladen mot den mötande vinden kan till exempel justeras.
Teamet publicerade sitt arbete i decembernumret 2015 av Wind Energy.