几千年来,人们一直在利用风的力量,最早可追溯到1000多年前的波斯。

风力发电机叶片最小(风力发电机设计三个叶片)(1)

随着时代发展,这些机器设备的功能也不断升级,谷物碾磨、水源输送、发电等。传统的风力涡轮机有多种形状设计,但它们目前都已被相同的设计所取代。

今天我们要讨论的问题,为什么风力涡轮机有3个叶片?

风力发电机叶片最小(风力发电机设计三个叶片)(2)

我们可以把每个叶片想象成一个拧紧螺母的扳手。如果我们增加扳手的长度,我们就能产生更多的扭矩。这就是引起旋转的力。同样地,如果我们加上第二个扳手,我们可以施加更大的力。

风力发电机叶片最小(风力发电机设计三个叶片)(3)

同样的原理也适用于风力涡轮机。所以,你可能会想,为什么不添加尽可能多的叶片呢?目前最大的风力涡轮机直径为164米。每条叶片重达33吨,每台成本数十万美元。所以更多的叶片意味着更多的重量和更高的成本。

风力发电机叶片最小(风力发电机设计三个叶片)(4)

那么叶片越少越好么?我们把标准3叶片涡轮风扇和与2个叶片的涡轮风扇和一个4个叶片涡轮风扇比较。假设他们有相同的叶片设计。通过成本分析,我们可以首先将4叶片设计淘汰。因为每个叶片制造成本都很昂贵。添加四个叶片在性能上的增长是不合理的,还需要额外的成本。

风力发电机叶片最小(风力发电机设计三个叶片)(5)

2个叶片的设计虽然有成本优势,这在性能上是没有意义的。有2个叶片的涡轮机在相同的风速中会旋转得更快,因为它们的阻力减小了,但速度快是一个严重的隐患。此外还会产生更多的噪音。人们肯定不喜欢住在这东西旁边,所以我们需要尽量减少他们的噪音和他们的速度。

风力发电机叶片最小(风力发电机设计三个叶片)(6)

风力发电机叶片最小(风力发电机设计三个叶片)(7)

接下来我们要考虑离心力。随着叶片旋转速度加快,涡轮中心枢纽和叶片需要增加设计成本,用于抵御更多的压力。不然就会发生涡轮机在强风中断裂的情况。

风力发电机叶片最小(风力发电机设计三个叶片)(8)

因此,3个叶片的设计可以在较慢的转速下产生更多的功率,综合来看比另外两种设计都要好。所以这3个叶片的设计是我们的黄金选择。

,