这是多种因素综合考虑及作用下的最优结果,其中的主要因素即为空气动力学效率和结构复杂程度之间的优化与平衡。
流体机械理论上最多能够捕获流过一个截面的气流所携带的约59.3%的动能。这决定了风力发电机叶轮的能量转化效率上限。也就是说,叶轮的效率存在最优值。而通过专业计算可知,相比3叶片之于2叶片的提升,4叶片之于3叶片的提升已经非常有限了(1%),从成本的角度上讲,不值得为一点点效率的提升增加一根叶片以及相应的支撑与变桨机构(成本增加1/3)。
而3叶片相比2叶片更好,是因为3叶片风机速度较低,更快的速度意味着需要更强的叶片结构,更高的轴系强度要求,更高的噪音水平等,这也会带来成本上升。此外还有3叶片风机力矩转化效率更高,适用于各种风速等因素。
(《科技生活》总第3534期 老毕)