风力作用于桨叶的叶面有两个分力,一是向后的压力,这个压力对发电毫无用处,反而需要支柱的结构刚性来抵抗这个分力;二是切向的分力,这个分力使桨叶旋转,是带动发电机的动力。风力发电要尽量使切向分力增加,这样效率才高,同时也可降低支柱的结构重量。但是,同样风力下,切向分力越强,桨叶的转速就越高,因而受到的阻力也就相应越大,所以这就需要进行取舍权衡,在切向受力和风阻间取得最佳平衡,风力发电机的细长桨叶结构就是这种权衡的结果,具体理论因涉及到空气动力学,要解释清楚需要很大篇幅和相关的基础知识,所以这里就只简单讲到结果略去计算、推导过程。 风力发电机的桨叶设计是很复杂的,实际情况下,除了前述因素外,还要考虑结构重量、震颤、湍流、共振等等方方面面,搞清楚这方面的基本知识需要至少掌握硕士级别的相关课程。 |