大家都知道風(fēng)輪和葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)獲取風(fēng)能的動(dòng)力獲取機(jī)構(gòu)，風(fēng)輪獲取風(fēng)能的能力將直接影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。目前，市場(chǎng)上的風(fēng)輪和葉片主要是引進(jìn)的西方傳統(tǒng)的“三葉片風(fēng)輪”技術(shù)。該技術(shù)雖然是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的傳統(tǒng)理論，但是隨著風(fēng)電領(lǐng)域有識(shí)之士與專(zhuān)家學(xué)者的多年研究試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該理論存在很大誤區(qū)。“三葉片風(fēng)輪”技術(shù)在以下錯(cuò)誤觀念：
其一，由于受前蘇聯(lián)（1931）參考直升機(jī)螺旋槳制造的一臺(tái)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的影響，“三葉片風(fēng)輪”的設(shè)計(jì)一直搬用直升機(jī)螺旋漿的設(shè)計(jì)理論為其所用。其實(shí)螺旋漿的機(jī)械原理和風(fēng)輪的機(jī)械原理是有本質(zhì)上的區(qū)別的。
風(fēng)輪的設(shè)計(jì)目的是為了利用流動(dòng)的空氣的動(dòng)能而得到帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能；螺旋漿的設(shè)計(jì)目的是為了克服地心引力而利用空氣的浮力。風(fēng)輪本體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是葉片控制輪軸旋轉(zhuǎn)，葉片是主動(dòng)、輪軸是被動(dòng)；螺旋槳本體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是與風(fēng)輪恰恰相反，是輪軸控制葉片旋轉(zhuǎn)，輪軸是主動(dòng)的，葉片是被動(dòng)。這兩種機(jī)械的設(shè)計(jì)目的不同，距離軸心越遠(yuǎn)的點(diǎn)的運(yùn)行軌跡周長(zhǎng)越長(zhǎng)。因此，在風(fēng)輪迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，距離軸心越近的點(diǎn)的線速度越低，距離軸心越遠(yuǎn)的點(diǎn)的線速度越高，根據(jù)這種風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的圓周運(yùn)動(dòng)特性，所以說(shuō)，葉片形狀應(yīng)該越靠近軸心處越窄，距離軸心越遠(yuǎn)處應(yīng)該越寬。即葉片每一點(diǎn)的寬度應(yīng)與這個(gè)點(diǎn)的線速度相吻合，葉片頂部越寬其獲得的風(fēng)能也將越大，風(fēng)的利用率也會(huì)提高。
“三葉片風(fēng)輪”的葉片幾何形狀不符合上述原理，其形狀主要是受飛機(jī)螺旋槳影響，飛機(jī)螺旋槳根部粗頂部奸細(xì)，主要是考慮整個(gè)槳葉在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中能夠產(chǎn)生平穩(wěn)的提升力，防止槳葉切割空氣沿徑向產(chǎn)生大小不一的升力引起震動(dòng)，損壞槳葉。而風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪葉片獲取動(dòng)力將動(dòng)力傳給發(fā)電機(jī)軸心，不存在平衡升力的問(wèn)題。所以，“三葉片風(fēng)輪”的葉片幾何形狀設(shè)計(jì)并不符合空氣動(dòng)力學(xué)原理，導(dǎo)致葉片本體產(chǎn)生力矩?fù)p失嚴(yán)重，風(fēng)能利用率低。
其三，以“三葉片風(fēng)輪”為代表的傳統(tǒng)風(fēng)輪設(shè)計(jì)，存在誤區(qū)，那就是“葉片寬度、葉片數(shù)與轉(zhuǎn)速成反比”。不可否認(rèn)，寬葉片與窄葉片相比，寬葉片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程當(dāng)中產(chǎn)生的阻力較大，但是，同時(shí)寬葉片迎風(fēng)面受風(fēng)壓力也比窄葉片大。風(fēng)輪之所以轉(zhuǎn)動(dòng)是因?yàn)槿~片所受風(fēng)的正壓力大于風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)過(guò)程中葉片所受阻力，而壓力和阻力均遵循物理學(xué)壓力等于壓強(qiáng)乘以受壓面積，即F=P*S（F，葉片所受壓力；P，葉片單位面積所受壓強(qiáng)；S，葉片受壓有效面積）。因?yàn)橥葪l件下風(fēng)壓不變，所以葉片受力大小與葉片的有效受壓面積有關(guān)。因此，可以看出同等條件下寬葉片風(fēng)輪較窄葉片風(fēng)輪更容易接受和吸收風(fēng)能，風(fēng)輪獲得的能量更多，風(fēng)輪更容易轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速更高。同樣道理，相同條件下的風(fēng)輪，其葉片數(shù)不同獲得的風(fēng)能也將不同，葉片多則獲取風(fēng)能更多，風(fēng)輪更容易啟動(dòng)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速也會(huì)更高。
由以上論述可知，“三葉片風(fēng)輪”為代表的傳統(tǒng)風(fēng)輪設(shè)計(jì)中所說(shuō)的“葉片寬度、葉片數(shù)與轉(zhuǎn)速成反比”是不正確的，應(yīng)該成正比才對(duì)。
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