吴 斌 刘耀昌 田冰涛 王 颖 徐正兴 陈东生

(上海电力学院数理学院 上海 201300)

1 引言

当今世界正面临着能源危机，随着新能源研究的推进与深入，风力发电得到了很好的普及.一个风力发电机组运用到多种原理知识，如电磁感应、流体力学及电能储存技术等等.为了更好地探究风力发电机发电的模式和特性，学好风力发电机的原理、工作方法及风力发电过程，我们自制了一台小型风力发电机，并发掘了以它为载体的一些应用性实验.

2 流体力学原理

此风力发电机的设计关键在于风叶的设计，发电机依靠风叶将风能转化为机械能.风叶的设计涉及到流体力学原理，其原理如图1所示.

图1 风叶受力原理图

当气流流经图1 所示形状的叶片时，叶片上方的气流速度增大，而叶片下方气流的速度几乎保持与原来相同，由于气流速度的不一致，会在叶片的上、下方产生压强差，从而产生向上的升力Fy，方向与气流方向垂直；又由于风的冲力，叶片受到向右的力Fx，方向与气流的方向一致，于是叶片受到总的作用力F[1,2].在该力的作用下，风力发电机的叶轮带动发电机工作，从而产生电能[3].

3 风力发电装置的制作

考虑到取材的方便性,制作的简便性，我们采用废旧的饮料瓶作为叶片材料，叶片数量为3片,结构如图2所示，一般实际应用的风机为2～3[4]片.制作时，首先将饮料瓶沿瓶的轴线方向切成大小相似的3片，再用剪刀截成凸起的矩形，然后截去一半，留下一头……