风电机组叶片模拟实验报告_0

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1、 风电机组叶片模拟试验报告 风电机组叶片模拟试验报告 （注： 本试验各种数据结果欢迎引用， 无需任何费用） 作者： 林檀礼 试验概况介绍 1、 证明风电机组三根针 叶片存在理论错误。 2、 发觉风叶最佳迎风面不是风轮与风向的正对面。 3、 发觉一根主轴同时装有前后二组叶片不会提高负载实力。 4、 发觉风轮有一个最佳叶片数， 多于或者少于最佳叶片数， 风轮转速都会变慢。 一、 试验证明： 风电机组三根针 叶片设计是极大的错误 （2011 年 2 月18 日试验） 简 介 风电机组三根针 叶片结构是否合理早有争辩， 例如风能技术论坛 版主郑先生就曾写有一篇一根杆子三根针 能高效获得风能吗？ 的文章

2、， 对三根针 理论进行了推理否定。 目前风电机组在设计风轮上完全照搬了飞机螺旋桨理论， 即风轮的转速与叶片宽度和叶片数成反比 ， 在这个理论的影响下，人们得出了一叶片、 二叶片风电机比三叶片风电机有更高性价比 的结论。 郑先生认为这个结论是错误的， 因为螺旋桨理论的含义是由于一个叶片风阻小， 可以获得较高的叶尖速比， 也就可以产生较高的风能， 但它是把叶片作为一种动力源， 而风电机与此相反， 假如在风的作用下， 二个叶片风轮的转速可以超过三叶片风轮的转速是不行能的， 多一个叶片就应当多获得一份风力。 为了能对风电机组三根针 理论作出客观的评判， 本人利用手中现有的简洁材料， 对大采风面风叶与三

3、根针 风叶进行了比较试验， 并得出初步结果： 风电机组三根针 风叶设计的确是极大的错误： 受风面积太小， 风能奢侈严峻， 假如能对三根针风叶结构进行改进， 在不变更三根针 叶片长度的状况下， 只要加大采风面积， 就有可能获得五倍于原功率的风能。 （一） 打算工作： 图 1、 这是本人买的百叶轮 玩具风车， 就用这个作试验。 作试验只要大百叶轮就可以了 ， 这个大轮有 16 条风叶。 图 2、 把大百叶轮 重新安装在小竹竿上， 并用照相机三角架固定， 将电风扇面盘取下， 这样送风更稳定。 图 3、 起先作试验， 按了几次开关都特别灵敏， 只要电风扇一转动， 百叶轮就会马上跟着一起转动。 图 4、

4、 这是工具， 焊锡丝是用来增加风轮单边重量， 是用来测定风轮扭力的。 （二） 试验过程 图 5、 随机选风轮一个点， 固定一小节焊锡丝后再打开电源， 如风轮仍可照常转动就再增加一节焊锡丝， 这样连续试了几次， 最终认定加了五节焊锡丝后风轮虽然仍可以正常启动运转， 但感觉启动已经较牵强。 重新试了几次， 加了五节焊锡丝的风轮都可以正常启动运转。 图 6、 由于焊锡丝是集中固定在风轮的一个点， 这就造成了重心不对称， 风轮转动时抖动很历害， 为防止翻倒， 在三角架上压了一只小台钳。 图 7、 这是已经加了五小节焊锡丝的百叶轮。 断电送电几次， 百叶轮均可以正常启动运转。 图 8、 断开电风扇电源，

5、 用剪刀剪下三条风叶， 再打开电源， 发觉剩下 13 条叶片的百叶轮无法启动运转， 试了几次都无法启动运转。 图 9、 取下一节焊锡丝后， 再打开电风扇开关， 剩下 13 根叶片的百叶轮又能正常启动运转了， 试了几次， 均能正常启动运转。 图 10、 再用剪刀剪下二根叶片， 电风扇送电后， 还剩 11 根叶片的百叶轮无法启动运转， 试了几次都无法启动运转。 图 11、 再取下一小节焊锡丝， 剩下三节焊锡丝与 11 根叶片的百叶轮又能正常启动运转了， 试了几次均能正常启动运转。 图 12、 再剪掉 2 根叶片， 打开电风扇， 剩下三节焊锡丝与 9 根叶片的百叶轮无法正常启动， 试了几次均无法启动

6、运转。 （本照片漏拍了！ ） 图 13、 再取下一小节焊锡丝， 打开电风扇， 剩下 9 根叶片与二小节焊锡丝的百叶轮又能正常启动运转了， 试了几次均能正常启动运转。 14、 再翦掉 3 根叶片， 打开电风扇， 剩下二小节焊锡丝与 6 根风叶的百叶轮无法正常启动运转， 试了几次都无法正常启动运转。 15、 再取掉一小节焊锡丝， 打开电风扇， 剩下一节焊锡丝与 6 根风叶的百叶轮又能正常启动运转了， 试了几次均能正常启动运转。 16、 再剪掉 3 根叶片， 打开电风扇， 剩下 3 根叶片与一小节焊锡丝的百叶轮仍能正常启动运转， 试了几次均能正常启动运转。 说明三根叶片与 6 根叶片效果差不多， 都

7、能使带一小节焊锡丝的百叶轮正常启动运转。 图 17、 这是剪下的叶片。 图 18、 这是试验结束时的场面。 （三） 试验总结： 通过本次简洁的小试验， 发觉目前风电机组普遍采纳的三根针 式风叶存在极其严峻的设计错误： 受风面积太小， 风能奢侈严峻， 若能对三根针 式风叶进行改进， 在不增加风轮直径的状况下， 发电功率有望提高到原来的五倍。 附： 风电机组用百叶轮风叶 的可能性探讨 百叶轮是古代中国民间的创建独创， 在风能玩具中早已得到广泛应用。 百叶轮 受风面积可依据须要自由设计， 这种风轮牢固坚固， 风叶可用薄钢板 （如 0. 25mm 厚度不锈钢板） 制作， 除有受风面积大的优点外，整个风

8、轮还有重量轻、 不着火， 不会变形、 不怕雷击等优点， 在制造上不需模具， 生产过程不会产生环境污染， 成本低， 应当是一种特别有发展潜力的风叶形式。 若用百叶轮做风电机组风叶， 无需变浆及导航迎风结构， 塔筒可用电力钢架形式， 方向位置完全固定。 变流器可用本人独创的低成本高牢靠性直驱变流器， 避雷器用本人独创的齿盘式风力发电避雷器 ， 风电成本将大为降低， 故障概率会大幅削减， 风电成本有望低于煤电成本（古今中外农用水平轴风力车均无变浆导航结构， 对准主要采风方向就能运转， 因为风向变更三四十度， 百叶轮照样可以转动） 。 相关链接： 齿盘式风力发电避雷器 专利推广： /lightning

9、%20conductor. htm 新型低成本高牢靠性风电变流器技术推广： /converter. htm 二、 叶轮转速测试试验（2011 年 2 月 26 日） （一） 打算工作： 图 19、 2011 年 2 月 18 日试验还有很多项目未做， 始终耿耿于怀。 前二天到福州电子城转了一天， 最终发觉有卖光电数字转速计 ， 买了一台回来。 图 20、 这次要做前后风轮对比试验 ， 所以要用二个百叶轮 玩具风车，这是刚买来的风车。 图 21、 找了二根大小差不多， 长度相同的竹杆。 图 22、 用二个照相机三角架分别固定， 这二个相机三角架长度不同， 但二根竹杆长度一样， 二根竹杆一端都落地

10、， 所以二个百叶轮高度事实上是相同的。 用嘴轻轻吹一下， 二个百叶轮都能敏捷转动。 二个百叶轮直径相同都是 240mm ，都是 16 根风叶。 图 23、 测转速， 要在圆心处贴一黑纸， 并在黑纸上贴上专用反光条。 我在每块黑纸上都贴了四块反光条， 所以测转速时要将所测数据除以 4 才是真正的每分钟转速数据。 电风扇只有高速、 中速、 低速三档开关可供选择作试验。 （二） 转速测试 图 24、 百叶轮正面对准电风扇， 电风扇用高速开关时， 测值为 1270 （317. 5 转/分钟） ； 中速时测值为 954. 5 （273. 6 转/分钟） ； 低速时测值为 804 （201转/分钟） 。

11、结论： 电风扇风速愈大， 百叶轮转速也愈高， 电风扇风速低， 百叶轮转速也低。 图 25、 百叶轮位置不变， 在后面再放一个百叶轮， 二个百叶轮相叠， 之间距离120 mm 。 电风扇用高速档， 前面百叶轮测值为 1159 （289. 6 转/分钟） ， 后面百叶轮测值是 868 （217 转/分钟） ， 转速差为 72. 6 转/分钟。 电风扇用中速档， 前面百叶轮测值为 932 （233 转/分钟） ， 后面百叶轮测值为795. 6 （198. 9 转/分钟） ， 转速差为 34. 1 转/分钟。 结论： 二个百叶轮近距离相叠， 风速愈大， 前后百叶轮转速差也愈大 电风扇高速档时， 一个百

12、叶轮转速是 317. 5 转/分钟， 二个百叶轮相叠时， 前面百叶轮转速是 289. 6 转/分钟， 转速差为 27. 9 转/分钟。 电风扇中速档时， 一个百叶轮转速是 273. 6 转/分钟， 二个百叶轮相叠时， 前面百叶轮转速是 233 转/分钟， 转速差为 40. 6 转/分钟。 结论： 单独一个百叶轮与二个百叶轮相叠时的第一个百叶轮相比， 风速愈大， 转速差愈小。 （三） 大小风轮转速试验 图 26、 移开双叠百叶轮的后面百叶轮， 原前面百叶轮的位置不变， 将大百叶轮换成直径 170mm 共有 12 根叶片的小百叶轮。 电风扇用高速档时， 小百叶轮测值为 2120 （530 转/分钟

13、） ， 中速档时， 测值为1644 （411 转/分钟） ， 低速档时， 测值为 1402（350. 5 转/分钟） 。 结论： 在相同风速下， 直径小的百叶轮转速更快， 直径大的百叶轮转速更慢。 （四） 风向与转速试验 图 27、 在纸上划线， 分别标上左右各 20 度、 40 度、 60 度、 80 度、 90 度标线。 百叶轮用 16 根风叶的大百叶轮， 竹杆底部对准圆心， 以百叶轮轴针作瞄准方向定位。 在纸上分别压上一把钳子和一把锤子以防标纸移位。 图 28、 电风扇用高速档时， 百叶扇正面对准电风扇， 测值为 1286 （321. 5 转/分钟） 。 图 29、 将百叶轮左转 20

14、度， 测值为 1291 （322. 7 转/分钟） ， 转速比正面对风还更快一点。 图 30、 将百叶轮右转 20 度， 测值为 1014 （252. 8 转/分钟） 。 图 31、 将百叶轮左转 40 度， 测值为 1276 （319 转/分钟） 。 图 32、 将百叶轮右转 40 度， 测值为 484 （121 转/分钟） 。 图 33、 将百叶轮左转 60 度， 测值为 1060（265 转/分钟） 。 图 34、 将百叶轮右转 60 度， 百叶轮会正反时针方始终回摇摆， 不会旋转。 图 35、 将百叶轮左转 80 度， 测值 504 （125. 8 转/分钟） 。 图 36、 将百叶轮右转 80 度， 百叶轮倒转， 测值 477 （119. 2 转/分钟 倒转） 图 37、 将百叶轮左转 90 度， 方向与电风扇垂直， 百叶轮不会转。 图 38、 将百叶轮右转 90 度， 百叶轮倒转， 测值为 488 （122 转/分钟） 。 结论： 百