两叶风车电机的功率

【专家解说】：风能在许多世纪前就被人们所利用，它是一种非常环保的能量，风力发动机所发的电足够单独居住的家庭所需要的电力。所以，做好风车的设计，提高电机的功率具有许多实际的意义。 风吹动风车的叶片，使得叶片旋转，产生能量，这时不争的事实。要提高风车的功率，就必须了解环绕叶片的气流的流动状况。这是一个复杂的问题。能否建立一个简单的数学模型来描述这个情况，显然是有意义的。 研究一个两片平面矩形的叶片的风车电机，肯定是了解更复杂的风车的第一步。 我们的基本任务是: (1) 求出固定的叶片上所受到的垂直方向的力的大小。 (2) 求出固定的叶片上所产生的关于水平轴的力矩。 (3) 进一步计算运动着的叶片上所受的力。 (4) 再来讨论运动着的叶片所产生的关于水平轴的力矩。 (5) 于是就可以来计算风车电机所产生的功率。 在上述讨论的基础上，可以进一步探讨两叶的风车其它问题。 例如，给出电功率的值80瓦(输入的机械能取此值的1.25倍)，以及发电机每分钟的转数为350。已知叶片的宽0.15米，长0.5米，风速20米/秒，要求风车电机叶片的倾角。 又如，可以讨论平面叶片风车电机的功率与倾角、角速度、风速等的关系，研究那些因素对功率的影响较大?