大家有没有注意到一个现象,不管是风力发电机的叶片,还是家里用的风扇叶片都是三叶片,为什么呢?
理智告诉我们,肯定不是因为美观,如今风力发电机使用范围非常广,那必须要求其具有普适性,普适性包括很多方面,比如成本适中、安全性能得保证,效率还得高……
为此,科学家们大开脑洞研究过各种各样的风电设施,不仅有像飞鸟一样的“两叶片”,甚至还有光秃秃的“无叶片”?这些风电设备又是如何采风的?为何又最后都统一为三叶片了呢?
风力发电机都是三叶片,有什么讲究吗?风力发电机的运作原理就是把风能转化为机械能,再把机械能转化为电能供我们使用。
它在运转时,风从叶片经过带动其旋转,然后与之相连的转子转动,转子再带动发电机运作,从而产出电能,所以影响电能产出多少的关键因素就在于风力和风速,而把风能利用到最大化就是风叶的设计问题了。
在漫长的发展过程中,人类肯定造过扇叶更多的风力发电设备,四叶、五叶以及更多都是有可能的。
但其实扇叶越多,挡住的风就越多,带动转子转动的风就越少,风力与风速成反比,而风力发电机的输出功率是风力和风速的乘积,因此就有一个最佳的叶片数让发电机输出功率最大。
然而,你以为这个答案就是三叶吗?其实不然,这个答案一般是四叶,所以素来以风车著称的荷兰,他们用来磨面粉的风车普遍以四叶为主。
那奇怪了,我们也是要追求风能利用最大化,为什么不直接跟着风车技术比较高的荷兰用四叶,要自成一派选三叶片呢?
难道荷兰其实没能最大程度利用风能,他们一直以来都被四叶片“蒙蔽”了?其实也不是,事实上,经过很多专家精密计算后得出结论,四个叶片状态下风能的转化率确实是最高的。
这样的话又有一个新问题产生了,我们刚刚还说要追求效率尽量高,我们已经知道是四叶片的转化率最高了,那为什么放着四叶片不用要用三叶片呢?