翼型厚度对风力机翼型气动特性的影响

论风力发电及风力机械特性(新版)

Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理）单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 论风力发电及风力机械特性(新版)

论风力发电及风力机械特性(新版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。全球经济增长对能源需求日渐强烈，我国作为人口大国和工业大国，对能源的需求和能源短缺之间的矛盾日渐尖锐，石油市场的竞争耗费了我国大量人力物力，我国为了保证石油供应的稳定付出了巨大的代价。为了缓解能源供应紧张，我国对于可再生能源的重视程度逐渐加大，可再生能源占能源消耗的比例总比例也就见增大。作为清洁能源的重要组成部分，风力发电拥有巨大的发展潜力，是关乎国家能源环境未来的重要技术。本文就风力发电和锋利机械的特性进行简单探索，意在实现对风力机械的精确控制和对风力资源利用率的提高。风力发电除了具有可再生的优势之外，还具有清洁无污染的特点，对比火力发电和核电，风力发电无排放。在几十年的经济建设中我们犯了很多错误，对环境无节制的利用和破坏导致了大自然的报复，雾霾、沙尘暴等等就是最直接的例子。从地理上研究，我国处于亚热带季风气候，全年大部分地方都有很强的劲风，而且我国幅员辽阔，有着大面积的丘陵和平原，对于风力发电需要的大面积风车群提供了广

翼型气动特性实验指导书2017版

《空气动力学》课程实验指导书翼型压强分布测量与气动特性分析实验一、实验目的 1 熟悉测定物体表面压强分布的方法，用多管压力计测出水柱高度，利用伯努利方程计算出翼型表面压强分布。 2 测定给定迎角下，翼型上的压强分布，并用坐标法绘出翼型的压强系数分布图。 3 采用积分法计算翼型升力系数，并绘制不同实验段速度下的升力曲线。 4 掌握实验段风速与电流频率的校核方法。二、实验仪器和设备（1）风洞：低速吸气式二元风洞。实验段为矩形截面，高0.3米，宽0.3米。实验风速 20,30,40V ∞=/m s 。实验段右侧壁面的静压孔可测量实验段气流静压p ∞，实验段气流的总压0p 为实验室的大气压a p 。表2.1 来流速度与电流频率的对应（参考）表2.2 翼型测压点分布表上表面下表面（2）实验模型：NACA0012翼型，弦长0.12米，展长0.09米，安装于风洞两侧壁间。模

型表面开测压孔，前缘孔编号为0，上下翼面的其它孔的编号从前到后，依次为1、2、3 ……。（如表-2所示）（3）多管压力计：压力计斜度90θ=，压力计标定系数 1.0K =。压力计左端第一测压管通大气，为总压管，其液柱长度为I L ；左端第二测压管接风洞收缩段前的风洞入口侧壁静压孔，其液柱长度为IN L ；左端第三、四、五测压管接实验段右侧壁面的三个测压孔，取其液柱长度平均值为II L 。其余测压管分成两组，分别与上下翼面测压孔一一对应连接，并有编号，其液柱长度为i L 。这两组测压管间留一空管通大气，起分隔提示作用。三、实验原理测定物体表面压强分布的意义如下：首先，根据表面压强分布，可以知道物体表面上各部分的载荷分布，这是强度设计的基本数据；其次，根据表面压强分布，可以了解气流绕过物体时的物理特性，如何判断激波，分离点位置等。在某些风洞中（例如在二维风洞中，模型紧夹在两壁间，不便于装置天平），全靠压强分布来间接推算出作用在机翼上的升力或力矩。测定压强分布的模型构造如下：在物体表面上各测点垂直钻一小孔，小孔底与埋置在模型内部的细金属管相通，小管的一端伸出物体外（见图1），然后再通过细橡皮管与多管压力计上各支管相接，各测压孔与多管压力计上各支管都编有号码，于是根据各支管内的液面升降高度，立刻就可判断出各测点的压强分布。多管压力计的原理与普通压力计相同，都是基于连通器原理，只是把多个管子装在同一架子上而已，这样就可同时观察多点的压强分布情况，为了提高量度的准确性，排管架的倾斜度可任意改变。图3.1 接多管压力计上各相应支管图3.2 实验安装示意图

风力机的性能指标

风力机的性能指标风的动能与速度的平方成正比。当一个物体使空气速度变慢时，空气中的动能部分转变成物体上的压力能。整个物体上的压力就是作用在这个物体上的力。功率是力和速度的乘积，这也可用于风轮的功率计算。因风力与速度的平方成正比，所以风的功率与速度的三次方成正比。如果风速增加一倍，风的功率便增加为原来功率的8倍。这在风力机中是一个极为重要的概念。风力机的风轮是从空气中吸收能量的，而不是像飞机螺旋桨那样，把能量投入到空中去。所以当风速增加1倍时，风轮从气流中吸收能量要增加为原来的8倍。当风速增大3倍时，吸收的能量增大到原来能量的27倍。在确定风力机的安装位置和选择风力机型号时，都必须考虑这个因素。可以利用下述的公式表示风力机风轮从风中吸收的功率。即：P=1 2C p A d pv1 3 式中P：风轮输出功率，单位为W； C p：风能利用系数； A d：风轮扫掠过的面积，单位为m2； p: 空气密度，单位为kg/m3; v1: 风速，单位为m/s。

当空气遇到一个固体物，就会产生绕流，正如气流绕过汽车运动一样。当空气接近一部分实度的物体，如旋转的风轮时，有部分空气从其周围流过，风轮从通过它的气流中吸收功率，并使之减速。正如书54页图4-12所示为风力机风轮前方的气流是怎样通过风轮的。开始时，流管小于风轮直径，风朝向风轮方向，流管逐渐增大，到风轮处，和风轮一样大，这时，风轮从风中吸收部分气流功率，这个功率除以一个和风轮同样大小的圆盘上通过的未扰动空气的功率，叫做风轮的功率因子，即风轮的风能利用系数，用C p表示，因为有部分空气从风轮旁边流走，所以效率总是小于1. 根据物理学原理，贝兹已证明了通过风力机的最大效率不会超过59.3%。当然，这是对没有叶尖端板的水平轴风力机而言的。如果在风轮周围放一个锥形罩，风轮效率可能大于59.3%。书54页图4-13所示为几种典型风轮的风能利用系数C p。叶片的风轮旋转速度快，C p值高，尖速比5或6时C p值可达0.47。同样地，达理厄式风轮在尖速比为6时，C p 最大值约为0.35。在理想的情况下，设计很好的叶片，风轮吸收的功率也达不到59.3%。另外，齿轮箱、传动链、发电机均有机械损失或电气损失，这些因素降低了风力机的实际效率。通过温度计和气压计测试出实验地点的环境温度和大气压，由下式计算出空气密度，即

风力发电机组的运行特性

第四章风力发电机组的运行特性 4.1风力发电系统的一般构成及分类 (1) 4.2风力机的功率调节原理 (3) 4.2.1风力机的输出功率 (3) 4.2.2风力机功率调节原理 (5) 4.2.3风力机相关技术参数 (5) 4.3三相交流异步电机的基本电磁理论 (7) 4.3.1三相交流异步电机的结构 (7) 4.3.2三相交流异步电机的基本工作原理 (8) 4.3.3静止坐标系下的三相交流异步电机的数学模型 (10) 4.3.4 dq旋转坐标系下的三相交流异步发电机的数学模型 (13) 4.4 电压源型变流器工作原理及运行特性 (17) 4.4.1 三相电压源型变流器的基本工作原理 (17) 4.4.2 三相电压源型变流器联网运行特性 (19) 4.4.3 背靠背四象限电压源型变流器联网运行特性 (20) 4.5定速型风电机组的运行特性 (23) 4.5.1鼠笼式感应风电机组的运行原理 (23) 4.5.2 鼠笼式感应风电机组的风速-功率特性 (26) 4.5.3鼠式笼感应风电机组的运行控制 (27) 4.6变速型风电机组的运行特性 (31) 4.6.1双馈感应式发电机组的转速调节原理 (31) 4.6.2双馈感应式风电机组的运行控制原理 (33) 4.6.3双馈感应式风电机组的功率传输特性 (34) 4.6.4双馈感应式异步风电机组的撬杠保护 (36) 4.6.5双馈感应式异步风电机组的运行操作 (38) 4.7直驱式永磁同步风电机组的运行特性 (40) 4.7.1永磁同步发电机的数学模型 (40) 4.7.2永磁同步发电机的外特性 (41) 4.7.3直驱式永磁同步风电机组的运行控制原理 (42) 4.7.4直驱式永磁同步风电机组的运行操作 (44) 参考文献 (46)

超声速翼型和亚声速翼型的气动特性

超声速翼型和亚声速翼型的气动特性总负责：祝恺辰（071450704）组员：辛宏宇(071450703)

超声速和亚声速翼型不同的主要原因是超声速翼型需承受激波阻力。激波超声速气体中的强压缩波。微扰动（如弱压缩波）的叠加而形成的强间断，带有很强的非线性效应。经过激波，气体的压强、密度、温度都会突然升高，流速则突然下降。压强的跃升产生可闻的爆响。如飞机在较低的空域中作超音速飞行时，地面上的人可以听见这种响声，即所谓音爆。理想气体的激波没有厚度，是数学意义的不连续面。实际气体有粘性和传热性，这种物理性质使激波成为连续式的，不过其过程仍十分急骤。因此，实

际激波是有厚度的，但数值十分微小，只有气体分子自由程的某个倍数，波前的相对超音速马赫数越大，厚度值越小。一、超音速薄翼型翼型作亚声速运动和超声速运动时，对气流的扰动有很大不同根据动量定律，向前流出的气体将给翼型一个像后的反作用力，它有一个阻力分量；而从控制面向后流出的气流对翼型有一个推力分量；同理，向前流入控制面的气流将给翼型一个阻力分量。而向后流入控制面的气流将给翼型一个阻力分量。从控制面垂直进出的流动不会是翼使翼型承受阻力或是推力。这样，在无粘性流体中作亚胜诉流亚声速扰动无界原子弹爆炸形成的蘑菇云也是一种激波超声速扰动限于前马赫锥后，前半部压缩，后半部膨胀，扰动均沿着波德传播方向即垂直于马赫波

动的翼型不承受阻力（推力与阻力相消），而超声速翼型将承受阻力，这种与马赫波传播有关的阻力称为波阻。超声速流动中，绕流物体产生的激波阻力大小与物体头波钝度有着密切的关系。由于钝物的绕流将产生离体激波，激波阻力大；而尖头体的绕流将产生附体激波，激波阻力小。因此，对于超声速翼型，前缘最好作成尖的，如菱形、四边形、双弧形。但是对于超声速飞机，总是要经历起飞和着陆的低速阶段，尖头翼型在低速绕流时，较小迎角下气流就要发生给力，是翼型的气动特性能变坏。为此，为了兼顾超声速飞机的低速特性，目前低超声速的翼型，其形状都采用小圆头的对称薄翼。

论风力发电及风力机械特性(标准版)

论风力发电及风力机械特性 (标准版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0992

论风力发电及风力机械特性(标准版) 全球经济增长对能源需求日渐强烈，我国作为人口大国和工业大国，对能源的需求和能源短缺之间的矛盾日渐尖锐，石油市场的竞争耗费了我国大量人力物力，我国为了保证石油供应的稳定付出了巨大的代价。为了缓解能源供应紧张，我国对于可再生能源的重视程度逐渐加大，可再生能源占能源消耗的比例总比例也就见增大。作为清洁能源的重要组成部分，风力发电拥有巨大的发展潜力，是关乎国家能源环境未来的重要技术。本文就风力发电和锋利机械的特性进行简单探索，意在实现对风力机械的精确控制和对风力资源利用率的提高。风力发电除了具有可再生的优势之外，还具有清洁无污染的特点，对比火力发电和核电，风力发电无排放。在几十年的经济建设中我们犯了很多错误，对环境无节制的利用和破坏导致了大自然的

报复，雾霾、沙尘暴等等就是最直接的例子。从地理上研究，我国处于亚热带季风气候，全年大部分地方都有很强的劲风，而且我国幅员辽阔，有着大面积的丘陵和平原，对于风力发电需要的大面积风车群提供了广阔的空间。无论是从能源角度，还是从环保角度，或者地理优势方面，我国大力推广风力发电建设都是明智的选择。下图就是位于我国蒙古草原上的风力发电风车。风力发电发展简史风力发电的想法最初在上个世纪三十年代的丹麦、瑞典苏联等国家就已经开始付诸实践。通过利用旋翼技术研制成功小型发电装置，在多风的海岛和荒僻的农村使用广泛，因为风力发电成本要比火力发电低廉很多。在之后的几十年里研究人员不断尝试更大功率的发电风车，到1978年，美国研制的风力发电机功率已经能够达到200千瓦。风力发电的基本原理就是把风的动能转化为机械能，通过机械能转化为电能。在风吹下风车旋转获得动能，带动发电机发电。根据目前达到的技术水平，每秒三米的速度就能够发电。

风力发电机组的分类及各自特点

风力发电机组的分类及各自特点风力发电机组的分类及各自特点风力发电机组主要由两大部分组成：风力机部分――它将风能转换为机械能；发电机部分――它将机械能转换为电能。根据风机这两大部分采用的不同结构类型、以及它们分别采用的技术方案的不同特征，再加上它们的不同组合，风力发电机组可以有多种多样的分类。 (1) 如依风机旋转主轴的方向（即主轴与地面相对位置）分类，可分为： “水平轴式风机”――转动轴与地面平行，叶轮需随风向变化而调整位置； “垂直轴式风机”――转动轴与地面垂直，设计较简单，叶轮不必随风向改变而调整方向。 (2) 按照桨叶受力方式可分成“升力型风机”或“阻力型风机”。 (3) 按照桨叶数量分类可分为“单叶片”﹑“双叶片”﹑“三叶片”和“多叶片”型风机；叶片的数目由很多因素决定，其中包括空气动力效率、复杂度、成本、噪音、美学要求等等。大型风力发电机可由1、2 或者3 片叶片构成。叶片较少的风力发电机通常需要更高的转速以提取风中的能量，因此噪音比较大。而如果叶片太多，它们之间会相互作用而降低系统效率。目前3 叶片风电机是主流。从美学角度上看，3 叶片的风电机看上去较为平衡和美观。 (4) 按照风机接受风的方向分类，则有“上风向型”――叶轮正面迎着风向（即在塔架的前面迎风旋转）和 “下风向型”――叶轮背顺着风向，两种类型。上风向风机一般需要有某种调向装置来保持叶轮迎风。而下风向风机则能够自动对准风向, 从而免除了调向装置。但对于下风向风机, 由于一部分空气通过塔架后再吹向叶轮, 这样, 塔架就干扰了流过叶片的气流而形成所谓塔影效应,使性能有所降低。 (5) 按照功率传递的机械连接方式的不同，可分为“有齿轮箱型风机”和无齿轮箱的“直驱型风机”。有齿轮箱型风机的桨叶通过齿轮箱及其高速轴及万能弹性联轴节将转矩传递到发电机的传动轴,联轴节具有很好的吸收阻尼和震动的特性，可吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。而直驱型风机则另辟蹊径，配合采用了多项先进技术，桨叶的转矩可以不通过齿轮箱增速而直接传递到发电机的传动轴，使风机发出的电能同样能并网输出。这样的设计简化了装置的结构，减少了故障几率，优点很多，现多用于大型机组上。 (6) 根据按桨叶接受风能的功率调节方式可分为： “定桨距（失速型）机组”――桨叶与轮毂的连接是固定的。当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化。由于定桨距（失速型）机组结构简单、性能可靠，在20 年来的风能开发利用中一直占据主导地位。 “变桨距机组”――叶片可以绕叶片中心轴旋转，使叶片攻角可在一定范围内（一般0－90度）调节变化，其

论风力发电及风力机械特性(正式版)

文件编号：TP-AR-L4157 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本）编订：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 论风力发电及风力机械特性(正式版)

论风力发电及风力机械特性(正式版) 使用注意：该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。全球经济增长对能源需求日渐强烈，我国作为人口大国和工业大国，对能源的需求和能源短缺之间的矛盾日渐尖锐，石油市场的竞争耗费了我国大量人力物力，我国为了保证石油供应的稳定付出了巨大的代价。为了缓解能源供应紧张，我国对于可再生能源的重视程度逐渐加大，可再生能源占能源消耗的比例总比例也就见增大。作为清洁能源的重要组成部分，风力发电拥有巨大的发展潜力，是关乎国家能源环境未来的重要技术。本文就风力发电和锋利机械的特性进行简单探索，意在实现对风力机械的精确控制和对风力资源利用率的提高。

风力发电除了具有可再生的优势之外，还具有清洁无污染的特点，对比火力发电和核电，风力发电无排放。在几十年的经济建设中我们犯了很多错误，对环境无节制的利用和破坏导致了大自然的报复，雾霾、沙尘暴等等就是最直接的例子。从地理上研究，我国处于亚热带季风气候，全年大部分地方都有很强的劲风，而且我国幅员辽阔，有着大面积的丘陵和平原，对于风力发电需要的大面积风车群提供了广阔的空间。无论是从能源角度，还是从环保角度，或者地理优势方面，我国大力推广风力发电建设都是明智的选择。下图就是位于我国蒙古草原上的风力发电风车。风力发电发展简史风力发电的想法最初在上个世纪三十年代的丹麦、瑞典苏联等国家就已经开始付诸实践。通过利用

风力发电机组的技术特点及参数(精)

目前我国生产的小型风力发电机按额定功率分为１０种，分别为１００Ｗ、１５０Ｗ、２００Ｗ、３００Ｗ、５００Ｗ、１ｋＷ、２ｋＷ、３ｋＷ、５ｋＷ、１０ｋＷ。其技术特点是：２～３个叶片、侧偏调速、上风向，配套高效永磁低速发电机，再配以尾翼、立杆、底座、地锚和拉线。机组运行平稳、质量可靠，设计使用寿命为１５年。风轮的最大功率系数已从初期的０．３０左右提高到０．３８～０．４２，而且启动风速低，叶片材料已多样化：木质、铁质、铝合金、玻璃钢复合型和全尼龙型等。风轮采用定桨距和变桨距两种，以定桨距居多。发电机选配的是具有低速特性的永磁发电机，永磁材料使用的是稀土材料，使发电机的效率从普通电机的０．５０提高到现在的０．７５以上，有些可以达到０．８２。小型风力发电机组的调向装置大部分是上风向尾翼调向。调速装置采用风轮偏置和尾翼铰接轴倾斜式调速、变桨距调速机构或风轮上仰式调速。功率较大的机组还装有手动刹车机构，以确保风力机在大风或台风情况下的安全。风力发电机组配套的逆变控制器，除可以将蓄电池的直流电转换成交流电的功能外，还具有保护蓄电池的过充、过放、交流卸荷、超载和短路保护等功能，以延长蓄电池的使用寿命。机组的价格较低，且适合于我国的低速地区应用。几种机组型号及技术参数见表３－４。表３－４几种小型风力发电机组型号及技术参数风电并网三大前沿问题有突破新能源开发和能源危机是当前能源领域两大热点问题。从能源的源头来说，人们把传统化石能源比作“昨天的阳光”，而新能源则是“今天的阳光”，可见人们对新能源的热衷程度。目前来看，由于太阳能发电成本较高，生物质能源有局限性，地热能、潮汐能又很有限，相比之下风电最受宠。

风力机的基本参数与理论

风力发电机风轮系统 2.1.1 风力机空气动力学的基本概念 1、风力机空气动力学的几何定义（1）翼型的几何参数翼型翼型本是来自航空动力学的名词，是机翼剖面的形状，风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型，与翼型上表面和下表面距离相等的曲线称为中弧线。下面是翼型的几何参数图 1）前缘、后缘翼型中弧线的最前点称为翼型的前缘，最后点称为翼型的后缘。 2）弦线、弦长

连接前缘与后缘的直线称为弦线；其长度称为弦长，用c表示。弦长是很重要的数据，翼型上的所有尺寸数据都是弦长的相对值。 3）最大弯度、最大弯度位置中弧线在y坐标最大值称为最大弯度，用f表示，简称弯度；最大弯度点的x坐标称为最大弯度位置，用x f表示。 4）最大厚度、最大厚度位置上下翼面在y坐标上的最大距离称为翼型的最大厚度，简称厚度，用t表示；最大厚度点的x坐标称为最大厚度位置，用x t表示。 5）前缘半径翼型前缘为一圆弧，该圆弧半径称为前缘半径，用r1表示。 6）后缘角翼型后缘上下两弧线切线的夹角称为后缘角，用τ表示。 7）中弧线翼型内切圆圆心的连线。对称翼型的中弧线与翼弦重合。 8）上翼面凸出的翼型表面。 9）下翼面平缓的翼型表面。（2）风轮的几何参数 1）风力发电机的扫风面积

风轮旋转扫过的面积在垂直于风向的投影面积是风力机截留风能的面积，称为风力机的扫掠面积，下图是一个三叶片水平轴风力机的扫掠面积示意图。下图是一个四叶片的H型升力垂直轴风力发电机的扫掠面积示意图。

根据前面两表可由所需发电功率估算出风力机所需的扫风面积，例如200W的升力型垂直轴风力发电机工作风速为6m/s，全效率按25%计算所需扫风面积约为6.2m2,如果工作风速为10m/s则所需扫风面积约为1.4m2即可；例如10kW的升力型垂直轴风力发电机工作风速为10m/s，全效率按30%计算所需扫风面积约为56m2,如果工作风速为13m/s则所需扫风面积约为25m2即可。按高风速设计的风力机体积小成本相对低些，但必须用在高风速环境，例如把一台设计风速为10m/s的风力机放在风速为6m/s的环境工作，其功率会下降80%；按风速6m/s设计的风力机风轮会很大，虽在6m/s时运行很好，但遇大风易超速损坏电机，为抗强风时需增加结构强度使成本大大增加。 2）风轮轴线：风轮旋转运动的轴线 3）旋转平面：与风轮轴垂直，叶片在旋转时的平面 4）风轮直径：风轮在旋转平面上的投影圆的直径

风力机的基础理论

第二章风力机的基础理论 [3、4] 第一节风力机的能量转换过程一、风能的计算由流体力学可知，气流的动能为 22 1 mv E = （2-1）式中 m ──气体的质量； v ──气体的速度。设单位时间内气流流过截面积为S 的气体的体积为L ，则 L ＝S v 如果以ρ表示空气密度，该体积的空气质量为 m=ρL=ρS v 这时气流所具有的动能为 32 1 Sv E ρ= （2-2）上式即为风能的表达式。在国际单位制中，ρ的单位是kg/m 3；L 的单位是m 3 ；v 的单位是m/s ；E 的单位是W 。从风能公式可以看出，风能的大小与气流密度和通过的面积成正比，与气流速度的立方成正比。其中ρ和v 随地理位置、海拔高度、地形等因素而变。二、自由流场中的风轮风力机的第一个气动理论是由德国的Betz 于1926年建立的。 Betz 假定风轮是理想的，即它没有轮毂，具有无限多的叶片，气流通过风轮时没有阻力；此外，假定气流经过整个叶轮扫掠面时是均匀的；并且，气流通过风轮前后的速度为轴向方向。现研究一理想风轮在流动的大气中的情况（见图2-1），并规定：

v 1──距离风力机一定距离的上游风速； v ──通过风轮时的实际风速； v 2──离风轮远处的下游风速。设通过风轮的气流其上游截面为 S 1，下游截面为S 2。由于风轮的机械能图2-1叶轮的气流图量仅由空气的动能降低所致，因而 v 2必然低于 v 1，所以通过风轮的气流截面积从上游至下游是增加的，即S 2大于S 1。如果假定空气是不可压缩的，由连续条件可得： S 1v 1＝S v ＝S 2v 2 风作用在风轮上的力可由Euler 理论写出： F ＝ρS v （v 1－v 2）（2-3）故风轮吸收的功率为 )(212v v Sv Fv P -==ρ （2-4）此功率是由动能转换而来的。从上游至下游动能的变化为 )(2 12 221v v Sv T -= ?ρ （2-5）令式（2-4）与式（2-5）相等，得到 2 2 1v v v += （2-6）作用在风轮上的力和提供的功率可写为： )(2 12 221v v Sv F -=ρ （2-7） ))((4 1212 221v v v v Sv P +-= ρ （2-8）对于给定的上游速度v 1，可写出以v 2为函数的功率变化关系，将式（2-8）微分得

论风力发电及风力机械特性

论风力发电及风力机械特性集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

论风力发电及风力机械特性全球经济增长对能源需求日渐强烈，我国作为人口大国和工业大国，对能源的需求和能源短缺之间的矛盾日渐尖锐，石油市场的竞争耗费了我国大量人力物力，我国为了保证石油供应的稳定付出了巨大的代价。为了缓解能源供应紧张，我国对于可再生能源的重视程度逐渐加大，可再生能源占能源消耗的比例总比例也就见增大。作为清洁能源的重要组成部分，风力发电拥有巨大的发展潜力，是关乎国家能源环境未来的重要技术。本文就风力发电和锋利机械的特性进行简单探索，意在实现对风力机械的精确控制和对风力资源利用率的提高。风力发电除了具有可再生的优势之外，还具有清洁无污染的特点，对比火力发电和核电，风力发电无排放。在几十年的经济建设中我们犯了很多错误，对环境无节制的利用和破坏导致了大自然的报复，雾霾、沙尘暴等等就是最直接的例子。从地理上研究，我国处于亚热带季风气候，全年大部分地方都有很强的劲风，而且我国幅员辽阔，有着大面积的丘陵和平原，对于风力发电需要的大面积风车群提供了广阔的空间。无论是从能源角度，还是从环保角度，或者地理优势方面，我国大力推广风力发电建设都是明智的选择。下图就是位于我国蒙古草原上的风力发电风车。风力发电发展简史

风力发电的想法最初在上个世纪三十年代的丹麦、瑞典苏联等国家就已经开始付诸实践。通过利用旋翼技术研制成功小型发电装置，在多风的海岛和荒僻的农村使用广泛，因为风力发电成本要比火力发电低廉很多。在之后的几十年里研究人员不断尝试更大功率的发电风车，到1978年，美国研制的风力发电机功率已经能够达到200千瓦。风力发电的基本原理就是把风的动能转化为机械能，通过机械能转化为电能。在风吹下风车旋转获得动能，带动发电机发电。根据目前达到的技术水平，每秒三米的速度就能够发电。风力发电技术的分布仍然以西方为主，芬兰、丹麦等国家风力发电占总发电量的比例已经很可观。在我国国家电网铺设难度十分大的西部，风力发电也被广泛使用。从成本出发，每秒四米的风速才适合发电。我国由于特殊的地理位置，风力资源极为丰富，大部分地方风速都达到三米每秒以上。在东北、西北、西南高原等地三分之一年都是大风天，在这些地方，发展风力发电很有前途。风力发电系统结构组成

小展弦比机翼的低速气动特性

小展弦比机翼的低速气动特性通常把的机翼称为小展弦比机翼。由于超声速飞行时小展弦比机翼具有低波阻的特性，所以这种机翼常用于战术导弹和超声速歼击机。其基本形状有：矩形、三角形、切角三角形、双三角形等。通常用锐缘无弯扭对称薄翼。 1、小展弦比机翼的绕流特点对圆角的薄翼，在小迎角下绕流为附着流，在前缘存在前缘吸力。对于小展弦比机翼，只有在3-40下，才出现附着绕流而在更大迎角下，下翼面高压气流绕过侧缘流向上表面，必定会在侧缘产生分离，在上翼面形成脱体涡。如下图所示。这些脱体涡的出现将对上翼面产生更大的负压，从而造成更大的升力。这个升力常称为涡升力。造成小展弦比机翼的升力特性曲线为非线性的。如图所示。 2、前缘吸力比拟法（Polhamus，1966）小展弦比锐缘三角翼，在较大迎角工作时，由于翼面上存在拖向后方的脱体涡，使升力特性曲线出现明显的非线性特征。大展弦比附着流的方法不适应，“前缘吸力比法”是专为这种小展弦比机翼提出的。该方法的基本思路是：将存在拖体涡的翼面中总升力人为分解为：位流升力和涡流升力两部分之和。对于升力系数而言，有

其中，CLp为势流升力系数，CLv为涡流升力系数。与小迎角下线化小扰动势流升力是不同的。小展弦比锐缘三角翼在较大迎角下的势流升力L p 前者气流绕过机翼时未发生分离，存在前缘吸力，其势流升力包括法向力和前缘吸力的贡献；后者气流绕过机翼时出现分离，前缘吸力丧失，但分离流在上表面再附，其势流升力仅有是法向力在垂直于来流方向的投影。根据适当的理论推导，得到为系数，对于小迎角的情况其中K p 说明，K 为势流升力线斜率。 p 对于脱体涡产生的涡升力，与涡的位置、形状、强度等有关，理论计算较为困难。吸力比拟法假定：旋涡在翼面上产生的法向力与绕过圆前缘所产生的吸力大小相等，方向转900向上。（相当于用前缘吸力比拟了涡升力）从物理上讲，这种比拟实际上是设想当气流在前缘分离并再附于机翼上表面时，为了保持绕分离涡的流动平衡所需要的力与势流中前缘保持附体绕流所产生的吸力相等。根据前缘吸力比拟，因前缘分离涡造成的法向力增量与前缘吸力相等。而涡升力等于该法向力增量在垂直于来流方向的投影。由此导出