为什么风力发电机的叶片那么窄
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发布时间：2022-04-22 04:38
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热心网友
时间：2023-09-22 16:26
因为风机叶片的外形是经过细致的设计以便实现付出最小的成本获得最大的输出效率。
设计方案主要由气动需求决定，但经济决定需要设计建造成本合理的叶片外形。而且，叶片的厚度从叶尖向根部逐渐增大，因为根部要承担最大的载荷。
主要结构考量因素有：
1、长度：
叶片的长度影响了扫风面积，也就决定了捕风能力。根据Betz法则实际上最多只能有一半的风能被风机捕获。
2、气动部分：
在叶片的横截面上可以清楚地看到叶片的气动外形，正是这种独特的设计产生了推力促使风机转动。
3、俯视翼形：
叶片的形状从叶根到叶尖逐渐变窄，以保证整个扫风区域保持恒定的减速率。确保气流不会过慢通过叶片而产生扰流，同时通过速度也不会过快而造成能量浪费。
4、剖面厚度：
从尖部到根部叶片厚度逐渐增大以承担更大的载荷和弯矩。如果载荷不是很重要的话，一般情况下厚度长的比值在10-15%。靠近叶片根部的平坦部分有助于提高捕风效率。
5、叶片扭转设计：
因为叶片的转速随着长度的增加而增大，迎风角度是随着叶片延展连续变化的。因此为了保持叶片迎风区域具有较佳的攻角，叶片需要被设计成扭转形式。
6、叶片数量和转速：
通常情况下风机叶片的转速大约是风速的7到10倍，目前的设计叶片最多为3个。转速越高，叶片数量越多也就意味着叶片尺寸要做的更窄，更薄，从而很难保证叶片具有足够的强度。而在转速过快的时候叶片的捕风效率也有所降低，更易受到环境侵蚀和飞鸟撞击的伤害。
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热心网友
时间：2023-09-22 16:26
安全的考虑，因为目前所利用的风能至少在高度10米以上的空中，最高的甚至1-2百米高，这样会导致支撑杆的根部受力非常大----杠杆的作用。另外每个地方的风力都不是保持不变的，最小时可能是1-2级，但是最大时能达到7-8级，甚至更高。这样需要多么坚固的支撑杆才能保持住上面的迎风面呢？这需要经过计算后才能得出结论。总的来说迎风面积的大小应与根部的最大抗弯力及最大风速有关。
谢谢！
热心网友
时间：2023-09-22 16:27
过宽会导致叶片振动，浪费能，
而且宽度加大会导致转动能下降，使风轴传动性能不好，无法提高发电动力
叶片的材料都是很坚韧的，所以不用担心受力问题
而且风向改变的时候，轴也会发生相对的转动，当然不是360度的
每个风电的建设都会在前期考察，确定地形，季风等因素的影响，预先测算最大发电功率
热心网友
时间：2023-09-22 16:27
我想应该是减少支撑杆的受力吧。
风速达到一定值以后，冲击叶片使之转动的力与正面冲击叶片的力的比值会大大减小，使得叶片所受正向阻力负荷过大，不利于风力发电机的长期使用。
热心网友
时间：2023-09-22 16:28
叶片的作用是将径向的风力转换成切向的旋转力.要是叶片的面积过大,迎风面受到的风力也就越大,发电机的立柱通常都很高,也就是力臂很大,从而立柱受到的力矩就很大.因此立柱的材料和高低与叶片要有一定的比例.
