【《风力机的主要参数和基本理论综述》1300字】

-4-风力机的主要参数和基本理论综述目录TOC\o"1-3"\h\u21244风力机的主要参数和基本理论综述 1310841.1风力机的主要参数 1253771.1.1风能利用系数 1233301.1.2叶尖速比 1120801.1.3扭矩系数和推理系数 2113991.2风力机的基本理论 2324961.2.1贝茨理论 2173101.2.2涡流理论 4123601.2.3叶素理论 51.1风力机的主要参数1.1.1风能利用系数风能利用系数可用下式表示[18]:式中:——风力机的额定功率,单位为；——空气密度,单位为；

——风轮的扫掠面积,单位为；

——设计风速,单位为。越大，则表示风力机能够从自然界的风能中获取的能量也越多，也就越高。由贝兹理论得0.593。1.1.2叶尖速比为了将风轮不同下的不同状态表示出来,用叶片的叶尖线速度与设计风速的比值来表示叶尖速比[18]。式中:——风轮的转速,单位为；

——风轮旋转角速度,单位为s；

——风轮半径,单位为；

——设计风速,单位为。1.1.3扭矩系数和推理系数扭矩系数：风力机做功时产生的扭矩，推力系数：风力机做功时产生的扭矩和推力,扭矩系数用表示,推力系数用表示[19]。式中:——扭矩,单位为；

——推力,单位为。1.2风力机的基本理论1.2.1贝茨理论现研究“理想风轮”在流动空气中的特性，如图1-1所示：图1-1风轮气流图——距离风力机一定距离的上游风速——通过风轮时的实际风速——离风轮远处的下游风速。S1:上游截面积，S2:下游截面积。因为风轮机械能的增加导致空气的动能减少，所以V2＜V1，气流通过风轮的上游截面积至下游截面积是增加的，即S2大于S1。假设空气是不可压缩的，由流体力学中的连续方程(质量守恒)可得：（1-1）风在风轮上作用的力可由动量定理得出：（1-2）风在风轮上作用的功率为：（1-3）经过风轮叶片风的动能变化量为:（1-4）由动能定理可知，得:（1-5）风作用在风轮上的力及功率为:（1-6）（1-7）上游风速是给定的，当时，P最大，对P求导，可得:（1-8）方程有两个解：第一个解：，无意义解：第二个解：，此时P最大。把代入P得：（1-9）由风能利用系数定义，可得：（1-10）式（1-10）即为著名的贝茨理论的极限值。1.2.2涡流理论人们为了计算通过风轮的诱导涡而建立额许多理论主要用于有限长的叶片，风力机叶片的下游会存在尾迹涡，主要在轮毂和叶尖。叶尖部分和轮毂附近会产生螺旋线，每个叶片都会对轮毂涡流的形成产生一定的作用。此外，为了确定速度场，可将各叶片的作用以一边界涡代替，如图1-2表示。图1-2风轮涡流系统引入轴向诱导因子a和切向诱导因子b根据涡流理论，在风轮旋转平面处气流的轴向速度为:式中:——风轮在平面内的风速；——来流风速；——轴向诱导因子；在风轮旋转平面内气流相对叶片的角速度为:式中:——风轮的旋转角速度，单位为rad/s——气流的旋转角速度，单位为rad/s——周向诱导因子；因此在风轮半径r处的切向速度为1.2.3叶素理论在叶素上，作用在叶片上的力可分解为升力分量dL和阻力分量dD；作用在每个叶素单元的合成流速与叶片平面的夹角为攻角翼型特征系数升力系数C1和阻力系数C这两个翼型特征系数随攻角的改变而改变[21][22]，如图1-3所示:图1-3叶剖面的气流角和受力关系图其中，作用在叶片上的升力分量为：作用在叶片上的升力分量dD为：合成流速W为:式中：L——升力，单位为N或kN；D——阻力，单位为N或kN；C——弦长，单位为