介绍

风力机的效率可由下式定义:

为了使风力涡轮机100%高效，所有可用的风能都将转化为电能。换句话说，风中的所有能量都将被转化，空气将停止流动。这在实践中是不可能的，因为转子只有在风经过叶片时才会旋转。如果转子停止了所有流动的空气，涡轮机将无法将风的动能转化为电能。

德国物理学家阿尔伯特·贝茨(Albert Betz)计算出，不可能设计出能够将超过59.3%的风动能转化为机械能来转动转子的风力涡轮机。被称为贝茨极限，59.3%是任何风力涡轮机在现实世界条件下(开放空气流)运行的理论最大效率。在典型的运行风速下，大多数现代风力涡轮机的效率为25-45%。

贝茨极限只适用于风中的动能转化为旋转叶片中的机械能。风力涡轮机中的发电机将机械能转化为电能，进一步降低了总效率。为了理解这个过程，想象一下风力涡轮机的叶片将50%的可用风能转化为机械能(旋转)。然后，发电机将80%的机械能转化为电能。因此，该风力涡轮机的总效率为0.5 × 0.8 = 0.4，即40%的效率。

在为风力涡轮机设计叶片时，工程师们试图在一定风速范围内最大限度地提高转子的效率——风力涡轮机需要在最常见的低风速(4-8米/秒)下保持高效率，但它也需要在极端风速(>25米/秒)下运行和生存!随着时间的推移，工程师们尝试了许多不同的形状、设计、材料和叶片数量，以找到效果最好的叶片。在这个实验中，你将尝试不同的叶片设计，以最大限度地提高效率。

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