風(fēng)力發(fā)電機(jī)為什么使用三片葉輪？

　　那么為什么選擇三葉呢?我們首先假定葉片設(shè)計為定量，排除這個設(shè)計變量后，如下圖： 　　通過實度對比我們發(fā)現(xiàn)并非葉片越多越好，所以上圖只對從1葉到5葉進(jìn)行對比來說明，上圖是從單葉片到五葉片水平軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)曲線圖，橫坐標(biāo)是葉尖速比，葉尖速比是風(fēng)輪葉片尖端線速度與進(jìn)風(fēng)輪前的風(fēng)速之比;縱坐標(biāo)是風(fēng)能利用系數(shù)(功率系數(shù))，風(fēng)能利用系數(shù)是風(fēng)力機(jī)獲得的功率與通過風(fēng)力機(jī)葉片掃掠面積的風(fēng)功率的比值。
　　從上圖看可以看出隨著葉片數(shù)量的增加，風(fēng)能利用的系數(shù)也在增加，但是在從3葉到4葉到5葉的增加的幅度相比于1葉到2葉到3葉的增加小的多的多，從成本角度講，這是得不償失的。
　　而多葉片的優(yōu)勢在于較大的力矩轉(zhuǎn)化率，但從能量轉(zhuǎn)化率來講，4葉和5葉的效率卻低于3葉風(fēng)機(jī)。主要原因在于多葉風(fēng)機(jī)由于阻力較大，造成了相當(dāng)部分干擾葉片旋轉(zhuǎn)的擾流，從而降低了能量的轉(zhuǎn)化率。所以選擇3葉比4葉或者5葉好的多。
　　那為什么3葉片相比2葉片是個更好的選擇。專家們進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，在同等風(fēng)速的條件下，2葉風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速明顯高于3葉風(fēng)機(jī)，而由于快速旋轉(zhuǎn)，兩葉風(fēng)機(jī)會產(chǎn)生很大噪音，雜亂的聲音聽起來像在飛機(jī)場，人們肯定是不會喜歡生活在飛機(jī)場附近，所以我們要最大程度上降低運(yùn)轉(zhuǎn)速度來降低風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪音，再者由于葉片快速運(yùn)行時離心力會增加，因此中心軸和葉片需要更加結(jié)實能夠抵抗增加的離心力，同樣這也需要增加成本，所以三葉渦輪機(jī)在轉(zhuǎn)速相對二葉較低下的情況下能產(chǎn)生更多能量，而三葉渦輪機(jī)成本比四葉渦輪成本低，所以三葉渦輪機(jī)設(shè)計是最好的選擇。
　　綜上分析，可以簡單歸納如下：
　　在大于等于3片時，葉片增加已經(jīng)很難再提高效率反而會進(jìn)一步增加成本;葉片數(shù)目少于3片時，雖然節(jié)省了葉片，但在結(jié)構(gòu)上，則必需相應(yīng)增強(qiáng)且可利用小時數(shù)下降，同樣增加成本、降低了效益。