Ветрогенераторы - почему так мало лопастей?

Почему у коммерческих ветрогенераторов обычно всего 2-3 лопасти?

Наличие большего количества лопастей позволило бы увеличить мощность ИЛИ уменьшить диаметр. Уменьшенный диаметр также уменьшит нагрузку из-за разной скорости ветра на разной высоте...

Но, несмотря на это, у коммерческих генераторов мало лопастей...

Более интересным, чем количество лопастей, я нахожу вопрос, почему эти лопасти покрывают лишь небольшую часть окружности, которую они охватывают. (По крайней мере, для пропеллеров в воздухе). Гребные винты кораблей или гребные винты турбины Каплана охватывают почти всю окружность. (независимо от количества лезвий)
В Википедии (сейчас) есть подзапись по этому поводу: Blade count .
См. также запись № лопастей несущего винта, где www.windpowerwiki.dkтакже говорится, что нечетное количество лопастей предпочтительнее четного.
@BarsMonster Часто возникает один и тот же вопрос в отношении трехфазной электроэнергии. Ответы, конечно, разные, но некоторые сходства все же есть. Это должно быть еще одна интересная вещь, чтобы прочитать! (Я не искал, но на некоторых сайтах обмена стеками должны быть некоторые вопросы по этому поводу)

Ответы (2)

Больше лезвий увеличивает стоимость, но очень мало повышает эффективность.

Три лопасти оказываются оптимальными.

С четырьмя или более лезвиями затраты выше, а дополнительная эффективность недостаточна для компенсации. Это дороже на единицу произведенной электроэнергии, если вы выберете больше, но более коротких лопастей: если у вас есть 4 более коротких лопасти (а не три более длинных), лопасти проходят через меньший объем воздуха (т.е. с гораздо меньшей энергией), площадь охвата пропорциональна квадрату радиуса. А КПД всего на несколько процентов выше.

Вы получаете более высокую механическую надежность с тремя лопастями, чем с двумя: с двумя лопастями эффект затенения башни и лопасти создает большую нагрузку на подшипники. Таким образом, хотя изготовление трехлопастной турбины обходится дороже, они, как правило, имеют более длительный срок службы, меньшие потребности в техническом обслуживании и, таким образом, в конечном счете снижают удельную стоимость вырабатываемой электроэнергии, поскольку повышенная доступность и снижение затрат на техническое обслуживание перевешивают дополнительные затраты. третье лезвие.

Для подробностей об аэродинамике ветряных турбин неплохо начать с Википедии: http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Wind_turbine_aerodynamics&oldid=426555179

Хм... Значит, если у нас есть 4 лезвия поменьше, это будет дороже, чем 3 побольше?
Да. Спасибо за подсказку - я соответственно обновил свой ответ.
Одна вещь, которая помогает объяснить противоречивый результат: концы лопастей движутся со скоростью, кратной скорости ветра, поэтому три лопасти действительно отбирают приличную долю потока ветра через ометаемую площадь.
@ Омега, я вижу, теперь это имеет смысл. Увеличение числа лопастей позволило бы просто уменьшить скорость вращения при той же мощности => меньшее лобовое сопротивление, и все. Теперь ясно.
"если у вас есть 4 более коротких лезвия (а не три длинных).." - Почему лезвия должны быть короче? Если дополнительное лезвие увеличило эффективность хотя бы на небольшую величину, оно того стоило бы, если учесть стоимость всей остальной конструкции...
@BlueRaja-DannyPflughoeft, добавленный в ответ на первый комментарий BarsMonster. Четыре более длинных лопасти увеличивают стоимость без значительного увеличения производительности, поскольку три лопасти уже улавливают доступную энергию в охватываемой площади. Больше лезвий просто увеличивает крутящий момент, что полезно для фрезерования, но не для выработки электроэнергии.

«Если турбина имеет КПД 50 процентов, теоретическая выходная мощность находится путем умножения квадрата радиуса турбины на куб скорости ветра».

Подробнее: Коэффициенты мощности ветряных турбин | eHow.com http://www.ehow.com/info_8484534_wind-turbine-capacity-factors.html#ixzz1PXduF0g2

Таким образом, вы захотите создать наибольший радиус, но свести вес к минимуму (чтобы он действительно начал поворачиваться при ветре менее 100 миль в час), поэтому ключом является более легкая конструкция, следовательно, меньше лопастей.

Я считаю, что количество лопастей также должно быть в этой формуле. Трудно ожидать, что теоретически 4-х лопастная турбина не сможет обеспечить вдвое большую мощность, чем 2-х лопастная. Так что для той же мощности может понадобиться диаметр на 30% меньше. Вес лезвия уменьшается примерно (я полагаю) как куб его длины, поэтому 4 лезвия с диаметром на 30% меньше должны весить 70% веса 2 больших лезвий.
Я не думаю, что вес клинка можно уменьшить в кубе его длины. Принимая во внимание такие проблемы, как механическое напряжение и поддержание одинаковой «площади на длину» для ветра, я бы предположил, что вес лопасти будет варьироваться где-то между линейным и квадратичным по длине. Поэтому я не думаю, что вы можете рассчитывать на большую пользу от снижения веса.
Ветрогенераторы - почему так мало лопастей?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v