叶尖速比是用来表述风电机特性的一个十分重要的参数。它等于叶片顶端的速度(圆周速度)除以风接触叶片之前很远距离上的速度;叶片越长,或者叶片转速越快,同风速下的叶尖速比就越大。风机的转化效率系数:快速比风机由于产生的涡流损失要比慢速比风机低很多,所以其作用系数要明显比慢速比的风机高。

简要介绍

根据叶尖速比的不同,我们可以把风电机分成两类:慢速比风电机和快速比风电机:

慢速比

慢速比风电机的速度比最大为2.5。所有以阻力原理作用的风电机的叶尖速比都小于1,属于慢速比风电机。

以浮力原理作用的风电机,如果其叶尖速比在1到2.5之间,也被称为慢速比风电机。Westernmills和某些风力泵的叶尖速比大概是1,而Bock风车以及荷兰风车的叶尖速比大概是2。

快速比

快速比风电机是指按照浮力原理作用的风电机,并且其叶尖速比在2.5到15之间。几乎所有的现代风电机(叶片数一到三)都属于此类。

叶尖速比对风电机的建造结构和形状有很大的影响,比如:

叶片转速:如果叶片长度一定,那么叶尖速比越大,叶片的转速也就越快。只有一个叶片的风电机,其叶尖速比很高,旋转速度也要比三叶片的风电机快得多。需要注意的是,风力泵的叶尖速比虽然属于慢速比机械,但旋转速度一般都很快。原因是其转动直径很小,最终圆周速度相对低很多,所以属于慢速比机械。

叶片数:Westernmills的叶尖速比比较低(大约为1),所以需要更多的叶片来遮挡风,一般有20到30个叶片;荷兰风车的速度比大约为2,一般有4个叶片。现代三叶片风电机的叶尖速比大约为6,而一个叶片的风电机,其叶尖速比大概为12。

叶片切面:快速比风机的叶片一般都设计得细长而薄,其原因就是叶片切割风的时候,与风的相对速度十分高。(站长注:这段我看不懂,只是照原文翻译。)

风机的转化效率系数:快速比风机由于产生的涡流损失要比慢速比风机低很多,所以其作用系数要明显比慢速比的风机高。一般慢速比风机的转化效率系数cP在0.3到0.35之间,而快速比的风机能够达到0.45到0.55。

风能利用系数Cp为风力机将风能转换为机械能的效率,它与风速,叶片转速,叶片直径和桨叶节距角均有关系,是叶尖速比和桨叶节距角的函数。