一名工程学生将一个百年数学问题提炼成更简单、更优雅的形式，使其更易于使用和探索。Divya Tyagi的研究扩展了气动学的研究，开辟了风力涡轮设计的新可能性，这是英国气动学家和原作者Hermann Glauert所未曾考虑的。
宾州州立大学的一名工程学生将一个百年数学问题提炼成更简单、更优雅的形式，使其更易于使用和探索。Divya Tyagi的研究扩展了气动学的研究，开辟了风力涡轮设计的新可能性，这是英国气动学家和原作者Hermann Glauert所未曾考虑的。
Tyagi是一名攻读航空航天工程硕士学位的研究生，在宾州州立大学完成了这项工作，作为她在施赖尔荣誉学院的论文。她的研究发表在风能科学上。
“我为Glauert的问题创建了一个附录，通过解决涡轮的理想流动条件来确定风力涡轮的最佳气动性能，以最大化其功率输出，”Tyagi说，她获得了航空航天工程的学士学位。
她的顾问Sven Schmitz是航空航天工程系的波音/A.D. Welliver教授，也是该论文的合著者，他表示Glauert的原始工作专注于最大可达功率系数，功率系数衡量涡轮将风能转化为电能的效率。然而，Glauert并未考虑作用于转子（即带有刀片的旋转单元）的总力和力矩系数──或者涡轮刀片在风压下的弯曲情况。
“如果你张开双臂，有人按在你的手掌上，你必须抵抗这种运动，”Schmitz说，他是能源与环境研究所的教职员工。“我们称之为下风向推力和根弯矩，风力涡轮也必须承受这些。你需要了解总负载有多大，而Glauert并没有做到这一点。”
Schmitz表示，Tyagi的附录基于变分法，这是一种用于约束优化问题的数学方法，其简单性将使人们能够探索风力涡轮设计的新方面。
“真正的影响将在下一代风力涡轮上，利用已经揭示的新知识，”Schmitz说。“至于Divya的优雅解决方案，我认为它将在全国和全球的课堂上得到应用。”
Tyagi表示，她将自己的工作视为改善风能生产和降低成本的一步。
“通过仅仅提高大型风力涡轮的功率系数1%，对涡轮的能量生产就会产生显著影响，这与我们推导的其他系数相关，”她说。“功率系数提高1%可能显著增加涡轮的能量输出，可能为整个社区供电。”
在她的大学最后一年，Tyagi因对Glauert工作的附录论文获得了Anthony E. Wolk奖。Wolk奖授予在航空航天工程专业中开发出最佳论文的本科生。
现在攻读硕士学位的Tyagi正在研究计算流体动力学模拟，分析直升机旋翼周围的气流。
“目标是将其与船只周围的复杂流动结合起来，看看船舶的气流如何与尝试在其甲板上着陆的直升机相互作用，”她说。
她的美国海军支持的研究旨在通过更好地理解这些动态相互作用来改善飞行模拟和飞行员安全。
回顾她的本科研究，Tyagi表示在纸面上证明她的解决方案非常具有挑战性。
“我每周大约要花10到15个小时在问题、撰写论文和研究上。这花了很长时间，因为它是如此数学密集，”她说。“但现在看到我所做的所有工作，我感到非常自豪。”
Schmitz思考Glauert的问题已有几十年，他称赞Tyagi在解决问题上的坚持。
“当我考虑Glauert的问题时，我觉得缺少步骤，而且非常复杂，”Schmitz说。“一定有更简单的方法。这时Divya出现了。她是我挑战的第四个学生，也是唯一一个接受挑战的。她的工作真的很令人印象深刻。”
