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风力发电

 二郎神

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我去山东的时候看到过好多风力发电机,但是通过观察我发现它们都有几个相同点:转速慢,都是三个叶片,这是为什么呀?

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扇叶越多,挡住的风就越多,通过扇叶的风速就越低,风力和风速成反比。而风力发电机的输出功率,是风力和风速的乘积。所以一定存在一个最佳扇叶数量,让风力发电机的输出功率最高。 这个答案一般是4叶,所以大多荷兰风车都是4叶的。 至于为啥风力发电机都是3叶的,是因为发电只一个大规模行为,除了追求输出功率,还得追求经济效益。 虽然第四个叶面仍然可以提高功率,但提高的幅度不如前3个叶片大,经济效益不高。 所以不如把第四个叶片的钱都省下来,多做一个三叶发电机。
风力发电机叶片的形状设计和叶片数经过了复杂的理论计算和风洞实验等过程才得以确定。结果证明,一般情况下,风轮的叶片越少,叶片的旋转速度越高;叶片越多,风轮的转速反而越低。因此,三叶片以下的风轮通常被认为是高速风轮,而多于三叶片的风轮为低速风轮。
而2叶风机的转速明显高于3叶风机,但是由于快速旋转,两叶风机会产生很大噪音。所以不用2叶片。
三叶涡轮机在转速相对二叶较低下的情况下,能产生更多能量。
多叶片的优势在于较大的力矩转化率,但从能量转化率来讲,4叶和5叶的效率却低于3叶风机 。主要原因在于多叶风机由于阻力较大,造成了相当部分干扰叶片旋转的扰流,从而降低了能量的转化率。
我的想法是虽然第四个叶面仍然可以提高功率,但提高的幅度不如前3个叶片大,经济效益不高。

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