我们进行了风洞试验来验证WST的风能利用。大型边界层风研究所对应用力学九州大学隧道，使用。该风洞有一个试验段 15 米 长 × 3.6 米 宽 × 2 米 高 ，最大风速为30 m/s，具有0.4%的低湍流强度。为了尽量减少堵塞的影响，测试区一半的侧墙和天花板面板被拆除。

一般情况下，风在本领域是在地面附近由于在地面上的剪切应力减速。因此，接近侧风速度在垂直方向上不均匀分布。这意味着，在塔顶上有比底部不强风。我们确立了通过风洞试验段的楼塔模型以模拟这种情况。这种方法使得它可能是风走近只有塔的上侧。数字 2示出塔模型及其设置。我们研究了一个圆柱形塔和扩散形塔，其直径 D 是0.32 m and height h 是2.0米。涡发生器的高度 h VG 是 D / 2 要么 D ，涡发生器的宽度与塔出口直径相同 D 出 = D + 2 h · 棕褐色 α ，其中 α 是塔的半开角。风力涡轮机没有安装在任何情况下。

我们测量了上升气流速度 w 和静压差 Δ p 年代 从压力点到空气平静点。风速由热线风速仪及热球风速仪测量。在风速接近8米/秒的情况下，用静态管和数字压力计测量压力差。数字 3.示出了测量点。一个年代米oke generator was used for the flow visualization in the approaching wind speed of 4 m/s.

我们定义了压力系数 C p 由式（ 1)。这个值是由静压差除以接近的风的动压得到的。 (1) C p = Δ p 年代 1 / 2 ρ U ∞ 2 ,

商业流体分析软件“STAR-CCM+”[ 20]用于数值实验。表格 1示出的数值的条件。数字 图4（a）显示计算域和图形 图4（b）显示计算网格。这种计算领域类似风洞试验;域已经不只是上部分，在那里风吹也是下部这里的空气很平静。为了最小化堵塞效应，在被创建的塔直径的比较的较大的结构域（图 4)。非结构网格模式主要包括十面。The approaching wind speed was set to 2, 4, 6, or 8 m/s. Nonslip boundary conditions were applied at the ground floor, the flow section floor, and the surface of the body. Slip boundary conditions were applied at the side and upper boundaries. The Neumann condition was given to pressures at the domain boundaries. The flow patterns with a cylindrical tower and a diffuser-shaped tower were simulated. The numerical tower models were the same to the experimental models in their configurations. We also conducted some simulations with the vortex generators. A wind turbine was not simulated in any cases.

数字 5显示了上升气流的风速 w 在圆筒形塔。测量值在图中作图，并与他们的方程被施加拟合曲线。显然，上升气流风速增加成正比接近风速 U ∞ 在所有情况下。圆柱形塔与短涡流发生器（ h VG = D / 2 ）达到1.8倍，在上升气流的速度增加。然而，扩大涡流发生器的高度并没有导致速度显著增加意外。带有高涡发生器的塔( h VG = D ）实现1.9倍，在上升气流速度增加。

数字 6显示 w 在扩散型塔中。上升气流的速度与接近的风速成比例地增加。无涡发生器的扩压塔的上升气流速度比圆柱塔提高了2.1倍。带短涡发生器( h VG = D / 2 )使得上升气流速度提高了1.3倍，虽然增大了涡发生器的高度并没有导致速度的显著提高。带有高涡发生器的塔( h VG = D ）实现1.4倍的上升气流速度增加。扩散器形塔与涡流发生器产生显着的上升气流其速度超过了临近的风速。

照片图 7显示风洞中烟雾产生的上升气流可视化结果。侧风从左向右吹。在没有涡流发生器的塔的情况下(图 图7（a）），上升气流立即飞到在塔出口的下游。作为涡流发生器的高度变高，上升气流吸入到涡流发生器的顶端。在所分离的剪切层，涡流是由它的剪切应力棚。与此同时，在各情况下（图中观察到大的涡流 图7（d）- - - - - - 图7（F）)。黄色箭头表示漩涡的位置。在没有涡流发生器的塔的情况下(图 图7（d）），涡流产生的塔的下游。作为涡流发生器的高度变高，涡位置移动上游，即得，右塔出口的上方。然而，涡位置也向上移动。我们假定涡和预防，提高上升气流抽吸塔出口之间的距离扩大。

数字 8示出了在实验中测得的压力分布。在扩散形塔，靠近塔入口降低的压力的情况下，由于其扩散作用。与此同时，该压力全部与涡流发生器的情况下降低。因此，扩散器形塔与涡流发生器达到的最低压力，并将其导致最高上升气流风速。

在这里，我们为了给一些解释实验结果提供了一个简单的理论。我们定义的变量，如图 9。考虑质量守恒和压力平衡，我们推导出如下方程: (2) w 用力推 = C PB ξ 在 + ξ dif + 1 + ξ 出 一个 用力推 / 一个 出 2 U ∞ , 哪里 C PB 涡发生器的背压系数是多少 Δ p / 1 / 2 ρ U ∞ 2 , ξ 在 是在塔入口处的压力损失系数， ξ dif 是在扩散器中的压力损失系数，和 ξ 出 为塔出口压力损失系数。

方程（ 2）支持实验趋势上升气流风速成正比的侧风的速度。

数据 10和 11显示上升气流风速 w 通过数值模拟的。模拟值与所述图和通过实验得出拟合曲线图中作图。数值计算结果与实验结果吻合较好。

数字 12示出压力通过数值模拟获得的塔分布。计算结果显示了同样的趋势作为实验结果。因此，我们认为我们两个实验结果和数值结果可靠。

数字 13示出时间平均压力分布。一个值得注意的一点是，有出现上面的塔一定的压力下降。与涡流发生器的塔上方的压力降低。他们由于涡流发生器产生的涡流的压力lowness。因此，在涡流发生器的塔内部压力被完全超过塔没有涡流发生器降低。另一个值得注意的一点是，我们抓住了塔内部的垂直方向的压力梯度。的压力变得接近扩散形塔的底部下，虽然没有压力梯度在圆柱形塔的存在。该压力梯度通过塔的扩散效果对应于流的加速度。因此，上升气流被最加速在与涡流发生器扩散器形塔的底部。

由于风力发电塔的涡轮机位于塔底，因此塔底的风力加速度更可取。即带涡发生器的扩压塔是在期望位置有效产生上升气流的合适塔型。

数字 14显示时均流线。在装有涡发生器的塔体上模拟了大涡。在风洞实验的流动可视化中也观察到了大涡(见图) 7)。数值结果证实了我们的涡流发生器产生的旋涡充分靠近塔网点。

未来采用本文中提出的想法的可能性值得提及。我们在日本九州大学建立了一个WST原型(见图) 15)。The tower height is 10 m, and the collector width is 15 m. Figure 16显示了两天的显著实验结果。夜间，塔上刮起了大风。通常，太阳上升风塔在日落后不会产生上升气流。然而，同时利用太阳能和风能的WST能够在夜间持续产生上升气流，如图所示 16。这意味着我们在实际情况下论证了利用侧风能量而不利用太阳能的新型WST发电机制。不幸的是，风速不足以继续涡轮在夜间旋转。然而，实际尺寸的WST涡轮由于其较低的截进特性和利用上部风而没有减速，预计将持续旋转。太阳能和风能的协同作用将在我们未来的论文中与实地测试的细节一起报道。