大家都知道風輪和葉片是風力發(fā)電機獲取風能的動力獲取機構，風輪獲取風能的能力將直接影響風力發(fā)電機的發(fā)電效率。目前，市場上的風輪和葉片主要是引進的西方傳統(tǒng)的“三葉片風輪”技術。該技術雖然是風力發(fā)電機的傳統(tǒng)理論，但是隨著風電領域有識之士與專家學者的多年研究試驗，發(fā)現該理論存在很大誤區(qū)。“三葉片風輪”技術在以下錯誤觀念：
其一，由于受前蘇聯（1931）參考直升機螺旋槳制造的一臺大型風力發(fā)電機的影響，“三葉片風輪”的設計一直搬用直升機螺旋漿的設計理論為其所用。其實螺旋漿的機械原理和風輪的機械原理是有本質上的區(qū)別的。
風輪的設計目的是為了利用流動的空氣的動能而得到帶動發(fā)電機旋轉的機械能；螺旋漿的設計目的是為了克服地心引力而利用空氣的浮力。風輪本體的運動性質是葉片控制輪軸旋轉，葉片是主動、輪軸是被動；螺旋槳本體的運動性質是與風輪恰恰相反，是輪軸控制葉片旋轉，輪軸是主動的，葉片是被動。這兩種機械的設計目的不同，距離軸心越遠的點的運行軌跡周長越長。因此，在風輪迎風旋轉時，距離軸心越近的點的線速度越低，距離軸心越遠的點的線速度越高，根據這種風輪旋轉時的圓周運動特性，所以說，葉片形狀應該越靠近軸心處越窄，距離軸心越遠處應該越寬。即葉片每一點的寬度應與這個點的線速度相吻合，葉片頂部越寬其獲得的風能也將越大，風的利用率也會提高。
“三葉片風輪”的葉片幾何形狀不符合上述原理，其形狀主要是受飛機螺旋槳影響，飛機螺旋槳根部粗頂部奸細，主要是考慮整個槳葉在旋轉過程中能夠產生平穩(wěn)的提升力，防止槳葉切割空氣沿徑向產生大小不一的升力引起震動，損壞槳葉。而風力發(fā)電機風輪葉片獲取動力將動力傳給發(fā)電機軸心，不存在平衡升力的問題。所以，“三葉片風輪”的葉片幾何形狀設計并不符合空氣動力學原理，導致葉片本體產生力矩損失嚴重，風能利用率低。
其三，以“三葉片風輪”為代表的傳統(tǒng)風輪設計，存在誤區(qū)，那就是“葉片寬度、葉片數與轉速成反比”。不可否認，寬葉片與窄葉片相比，寬葉片在旋轉過程當中產生的阻力較大，但是，同時寬葉片迎風面受風壓力也比窄葉片大。風輪之所以轉動是因為葉片所受風的正壓力大于風輪旋轉過程中葉片所受阻力，而壓力和阻力均遵循物理學壓力等于壓強乘以受壓面積，即F=P*S（F，葉片所受壓力；P，葉片單位面積所受壓強；S，葉片受壓有效面積）。因為同等條件下風壓不變，所以葉片受力大小與葉片的有效受壓面積有關。因此，可以看出同等條件下寬葉片風輪較窄葉片風輪更容易接受和吸收風能，風輪獲得的能量更多，風輪更容易轉動，轉速更高。同樣道理，相同條件下的風輪，其葉片數不同獲得的風能也將不同，葉片多則獲取風能更多，風輪更容易啟動，風輪轉速也會更高。
由以上論述可知，“三葉片風輪”為代表的傳統(tǒng)風輪設計中所說的“葉片寬度、葉片數與轉速成反比”是不正確的，應該成正比才對。
發(fā)布信息
