阻力定律和升力定律

1、阻力定律和升力定律想要把风力的动能转化成电能，首先要先把动能转化成机械能，然后再将机械能转化成电能。第一步转化，是通过风电机叶片来实现的。从动能到机械能的转化，有两个定律：阻力定律和升力定律。阻力定律风会对切割它移动方向上的任意面积A 形成一个力，这个力就是阻力。图：阻力作用为推动力阻力根下面的参数成比例关系：风速 v 的平方切割面积 f 该面积的阻力系数 cw空气密度 阻力系数cW (W是德语里“阻力”的第一个字母) 也叫做阻力附加值或者直接称为 cW-值。这个值是用来表示某个物体对空气形成阻力的大小的，可以在风洞里进行测定。cW 值越小，空气阻力也就越小。比如一个圆盘横向对风的Cw 值大约

2、是1.11，而方盘大约是1.10，球体大约是0.45。在汽车工业中，工程师们都在研究如何将汽车的cW 值变的更小，这样汽车在行进时的阻力就会最小化。比如丰田的Prius的cW值是0.26，而大众的Golf是0.325，雪铁龙的2CV阻力系数是0.50，一辆普通的卡车阻力系数是0.8。 古老的波斯风车（世界上最早的风车）是通过利用阻力来运作的。如上图所示，风车建在墙内，当风吹过开口，就会推动暴露的叶片，从而带动整个风车旋转。风速计也是利用阻力原理来实现的。风杯风速计上风杯的cW-值分别是1.33和0.33（迎风时和背风时）。风杯迎风时的阻力要比背风时的阻力大很多，所以风杯风速计才会迎风

3、旋转。通过阻力定律来运动的转子无法转动的比风速更快（增速值小于1），属于亚风速转子。这种转子能量损失较大，效率系数（流体动力学上的作用参数）非常小。（波斯风车大概0.17，风杯风速计大概0.08）升力定律现代风电机的叶片是通过升力定律来实现转动的，升力是推动力。图：升力作为动力Auftrieb： 浮力；schnelle Luftbewegung：速度快的空气运动；langsame Luftbewegung：速度慢的空气运动飞机、直升机或者风电机的叶片顶部的面积要大于底部的面积。由于空气在顶部划过的距离更长，所以顶部空气运动的速度要比底部的空气速度要快，这样就产生了升力。图：叶片周围的压力分布P

4、rofilsehne：中间线； Anstellwinkel：偏角；Anstroemgeschwindigkeit：空气流动速度；Ueberdruck：高压；Wiederstand：阻力；Auftrieb：升力；Unterdruck：低压根据伯努利方程，在同一高度上，叶片的底面或者顶面的动态压力和静态压力和平衡。（下面的计算式中，1/2 v²那项上应该乘以空气密度。谢谢lorraine网友纠正，我暂时没有找到合适的图来更改下面的算式，特此说明一下。）由于顶端的空气流动比底端的快，从而使顶端产生低压，而底部产生高压：这就是飞机飞行的原理，也是风电机叶片转动的原理。升力的大小跟风速 v 的平方、作用面积 f 、空气密度 以及浮力参数 cA 成正比。对于叶片（或者翅膀） 的顶面和底面来说就是（A=升力）：作用面积就是叶片的面积，等于叶片的长乘宽；浮力参数Ca取决于攻角 。通过调整攻角可以影响升力。阻力W在飞机和风电机叶片作用过程中也会出现。但是，当攻角很小的时候，阻力值十分小（等于浮力的20分之一到百分之一）。阻力的方向总是跟风向相反，在攻角大于20度的时候，阻力会显著增大。滑动系数滑动系数 是用来表述浮力参数和阻力参数关系的一个值，它可