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文档简介

1、贝兹理论中的假设叶轮是理想的；气流在整个叶轮扫略面上是均匀的；气流始终沿着叶轮轴线；叶轮处在单元流管模型中，如图。,1.2.2贝兹理论,流体连续性条件：S1V1=SV=S2V22.应用气流冲量原理叶轮所受的轴向推力：F=m(V1-V2)式中m=SV，为单位时间内的流量质量。叶轮单位时间内吸收的风能叶轮吸收的功率为：P=FV=SV2(V1-V2),3.动能定理的应用,基本公式：E=1/2mV2（m同上）单位时间内气流所做的功功率：P=1/2mV2=1/2SVV2在叶轮前后，单位时间内气流动能的改变量：P=1/2SV(V21_V22)此既气流穿越叶轮时，被叶轮吸收的功率。因此：SV2(V1-V2)

2、=1/2SV(V21_V22)整理得：V=1/2(V1+V2)即穿越叶轮的风速为叶轮远前方与远后方风速的均值。,4.贝兹极限,引入轴向干扰因子进一步讨论。令：V=V1(1-a)=V1U则有：V2=V1(1-2a)其中：a轴向干扰因子，又称入流因子。U=V1a轴向诱导速度。讨论：当a=1/2时，V2=0，因此aa0。a的范围：a0,由于叶轮吸收的功率为P=P=1/2SV(V21_V22)=2SV13a(1-a)2令dP/da=0，可得吸收功率最大时的入流因子。解得：a=1和a=1/3。取a=1/3，得Pmax=16/27(1/2SV13)注意到1/2SV13是远前方单位时间内气流的动能功率，并定

3、义风能利用系数Cp为：Cp=P/(1/2SV13)于是最大风能利用系数Cpmax为：Cpmax=Pmax/(1/2SV13)=16/270.593此乃贝兹极限。,3.3风轮圆盘理论,3.3.1旋转尾流3.3.2角动量定理3.3.3最大功率3.3.4尾流结构,3.3.1旋转尾流,3.3.2角动量定理,1.2.3叶素理论,一、基本思想将叶片沿展向分成若干微段叶片元素叶素；视叶素为二元翼型，即不考虑展向的变化；作用在每个叶素上的力互不干扰；将作用在叶素上的气动力元沿展向积分，求得作用在叶轮上的气动扭矩与轴向推力。二、叶素模型端面：桨叶的径向距离r处取微段，展向长度dr。在旋转平面内的线速度：U=r。,翼型剖面：弦长C，安装角。设V为来流的风速，由于U的影响，气流相对于桨叶的速度应是两者的合成，记为W。,定义W与叶轮旋转平面的夹角为入流角，记为，则有叶片翼型的攻角为：=-。三、叶素上的受力分析在W的作用下，叶素受到一个气动合力dR，可分解为平行于W的阻力元dD和垂直于W的升力元dL。另一方面，dR还可分解推力元阻力元dF和扭矩元dT，由几何关系可得：dFdLcos+dDsindTr(dLsin-dDcos),由于可利用阻力系数CD和升力系数Cl分别求得dD和dL:dL=1/2CLW2CdrdD=1/2CDW2Cdr故dF和dT

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