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风力发电机

关于这个模拟实验

本模拟展示一台三叶片涡轮机捕获运动空气的情况。滑块控制风速、叶片桨距角和叶尖速比，读数给出穿过转子的风功率、功率系数 Cp、电功率和转子转速。学生会看到：功率随风速急剧上升；涡轮机只能捕获风能的一部分；叶片设置也很重要。适合可再生能源课程，小组可以寻找能获得最佳输出的设置。

学生可以探索什么

  • 把风速从 6 提高到 12 m/s，比较“穿过转子的风功率”读数。
  • 改变叶片桨距角，观察功率系数 Cp 和电功率如何变化。
  • 上下移动叶尖速比，找出 Cp 最高的位置。
  • 把风速推到最大，观察电功率发生什么变化。
  • 把风速调到很小的值，注意转子产生的功率有多小。

学习目标

  1. 1说明风功率与风速的三次方有关。
  2. 2描述为什么涡轮机不能捕获风中的全部能量。
  3. 3研究叶片桨距角和叶尖速比如何改变输出。
  4. 4比较穿过转子的风功率与所产生的电功率。

教师常问的问题

是否免费使用？

是的，它是免费的。可在任何现代浏览器中运行，包括课堂白板和平板电脑，无需注册。

为什么风速加倍时功率变为八倍？

运动空气的功率取决于其速度的三次方。速度加倍会使每秒通过的空气量加倍，并使每千克空气携带四倍的能量，因此功率增加为八倍。

什么是贝茨极限？

贝茨极限表明，涡轮机最多能捕获风中约 59% 的动能。实际转子大约能达到 40% 到 48%，这就是功率系数 Cp 永远无法达到 1 的原因。

我如何使用风力发电机模拟？

拖动风速、叶片桨距角和叶尖速比滑块，并读取四个输出框。每次只改变一个滑块，以便看出哪个影响最大。

嵌入这个模拟实验

免费嵌入你的学习平台、博客或班级网站。

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