在全球气候变暖的背景下,南北两极冰川融化,海平面上升,伴随而来的还有台风、龙卷、高温、干旱等极端天气事件频繁发生,严重影响着人类的生存环境。龙卷风为陆地上容易发生的极端天气类型。龙卷风是发生于直展云系底部和下垫面之间的旋转气流,是一类局地尺度的剧烈天气现象,一年四季均可发生。
创意来源:
龙卷风的破坏力非常强,虽然它的存在时间很短, 但是风速很大,可以卷起汽车、破坏房屋、将树木连根拔起、造成人员伤亡等等。如此破坏力强大的龙卷风,在气候变暖背景下更容易发生。然而目前科学家对它的认知仍然有限。该创客作品通过模拟龙卷风,尝试检测龙卷风力,认识不同风力下龙卷风的内部结构;同时通过风车驱动,将风能转化为电能,助力低碳减排。
设计思路:
我们的作品通过设计水流涡旋,用来模拟龙卷风。通过控制马达转速,检测龙卷风力,并且可以在屏幕上显示风力,同时采用射灯和灯带条增加视觉效果,认识不同风力下的龙卷风的内部结构。然后通过连接风车驱动,将风能转化为电能,同时太阳能板将太阳能转化为电能,减小天气因素的限制,提高绿色能源转化效率,助力低碳减排。具体设计思路分为硬件设计和软件设计两部分。
功能介绍:
1、模拟装置中,在矿泉水瓶口安装了一个水流漩涡马达,转动时可以形成水漩涡,模拟龙卷风。龙卷风风力可以实时地显示在LCD屏幕上。
2、马达的转速就是龙卷风的风力。通过控制马达的转速,观察不同风力下龙卷风的内部结构。同时亮起射灯和灯带条,灯带条的亮度随着转速变化而变化。当转速增加时,灯带条亮度增加。
3、通过主控器,连接风车驱动,将风能转化为电能,并且储存到电池或电力系统,供居民使用
4、我们设计的风车不仅可以将风能转化为电能,同时太阳能板可以将太阳能转化为电能。在微风或者小风的状态下,仍然可以使用,减小天气因素限制,实现风能、光能互补,提高发电效率。
使用材料:
主控器、水流漩涡马达、废弃的矿泉水瓶、LCD显示屏、灯带条和射灯、风力发电风扇、太阳能板、电池、模型树和黏土、底板、电脑
团队分工:
程煜皓:主要负责作品的总体设计、和软件编程及调试、风车太阳能板安装部分。
韦皓博:主要负责硬件的搭建工作,涡旋马达安装与测试等。
杨博舒:主要负责后期的美化和修理工作,文档美化,视频拍摄等。
改进空间:
风扇需要分布很多,比较浪费,可以在龙卷易发生区域,网格化放置,进行大范围探测龙卷风。
风车的材质需要能够抗击龙卷风的风暴,不受到损害,而这种材料目前可能还有待研发。
展望未来:
习大大告诉我们,人与自然和谐相处,是构建社会主义和谐社会的重大任务之一。解决碳排放问题,应对气候变化,积极发展绿色能源,保护自然环境,构建和谐的人与自然关系。
人类无法战胜自然,但我们可以想方设法了解自然,降低自然破坏力。尝试深入的认知和了解,才可能对其加以利用,变废为宝。每一次的尝试和探索,都将是人类科技史上的一座里程碑。
开发环境:
Mpython软件:编程