风力机不是封闭轨道中的涡轮机.所以,不能做到涡轮机,燃气轮机的轮机部分的90%以上的机械输出效率,其效率低的原因是开放.
设想两个极端,
一个极端,完全堵死.一面墙,那么所有的风都绕路走了,发出的能量为0.
另一个极端,是全放开,所有的风都从风力机扫过的区域走,但是一点没有留给机组,也还是0.
风力机对自然风来说,就如同设卡收税,
如果税收太高,大家就绕路,一点也收不上来;
如果税收太低,大家都从这里走,但是税也收不上来.
高级税收官Betz(贝兹)通过理论计算,算出,12m/s的风速(大约40km/小时),如果通过风力机降到8m/s(即风速降低1/3)时,吸收的能量最大,可以达到59.3%(所谓贝茨极限),目前国内外宣传做到45~55%的都有.
以上完成第一个设定,就是开放环境中,贪婪并不能高效.
第二点,风力机是升力型原理---这一点,恐怕自己推导一遍动量叶素理论BEMT,才会有更深刻的理解.这个对于窄叶片的解释不全对,甚至说完全不对.
更正的方式是:亚音速的气体,能量传递的速度是音速,叶片通过的区域更像割韭菜,不仅可以割到当时一秒钟瞬间通过的气体的能量,而且可以割到前后大约1秒钟范围的通过的气体的能量(也就是说说气体的压力与速度根据伯努利方程相互转化)叶片通过的瞬间,把前后1秒钟的能量都吸收走了,然后这一片风的整体降速.(还是用税收来理解,叶片经过的瞬间把这一家的税收收走,他家形成压力低地,就把周围各家的钱都借来交税了,而且各家说好了,谁被收税大家都互相支援,或者说各家通过压力梯度和速度梯度用橡皮筋绑在了一起,这家不交,其他家也走不快,所以大家愿意交点税)
第二个设定,亚音速气体能量传递速度高于气体运动速度,所以这些气体是一个集体,针对任何集体中的个体收税,都可以把合理的税收部分都收上来,而不必挨家挨户的拜访每一个气体分子.
第三点,风力机运行的时候,扫风面积很大,在被收税的气体分子眼中,和整个圆形区域没本质区别;
但是在风力机停机的时候,在台风的眼中和破坏性的大风眼中,风力机希望自己越小越好,所以叶片要窄,要细,而且可以通过顺桨再细一点.
还拿税收说事:当气体分子出现怒气,无法交税的时候,比如叙利亚,收税部门希望自己越小越好,最好大家找不到自己头上,于是觉得窄叶片,高转速,这种割韭菜方法才是最好的,
第三个设定:为了自身安全考虑,窄叶片,高转速,在大风速下,更安全.
最后一点,为什么不更窄一点?结构受不了.结构工程师的20年疲劳寿命扛不住,不能学习林黛玉弱不禁风。
来源：知乎
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