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扇葉造型與數量的奧秘
扇葉造型與數量的奧秘 傳統式風車（wind mill）傳
統風車的葉片較多，斷面形
圖3 荷蘭風車和美國中部農村抽水的風車 狀也不講究，風能轉換成動
能的效率較低。
現今發展的現代式風力發電
機（wind turbine），扇葉斷
面和一般飛機的機翼形狀一
樣是上面凸底下平，風吹過
的時候空氣分別從上下兩面
流過，從上面的速度快些，
所以壓力小，從下面流的速
度慢，所以壓力大。（白努力定律）因此壓力大的一方要向壓力小的一方產生升力，對細
長的扇葉迎風壓力降低。而且水滴狀的斷面形狀，空氣分別從上下兩面流過後比較不會產
生擾渦流，對能量轉換效率較高。長短風車扇葉均有採用這種符合流體力學
的斷面設計。
升力
阻力
氣流
圖4
圖5 圖6
目前實際運用在風力發電的風力發電機（wind 圖7 真實的風力發電機，與工程師對比下更顯
turbine），大部分是採用3葉式的設計。你可能 的龐大
從實際數值發現，似乎6扇葉發電量較高。實際
的原因是：一台商業運轉的風力發電機，扇葉
通常長達120呎左右，又架在高塔上，上空的氣
流速遠大於地面上。又因為扇葉超長，產生的
旋轉力矩極大，因此，扇葉均設計成細長且斷
面符合流體力學的形狀。
本風力發電模型組，真實的建構一台風力發電
機，可以完成許多綠色能源的相關實驗。模型
效能確實無法與商用風力發電機組比擬；但是
在你親自的操作體驗下，你一定能獲得許多寶
貴的科學知識。
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