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风力机的基本参数与基本理论

3．1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风力机空气动力学主要研究空气流过风力机时的运动规律。(1)风轮的几何参数。有关风轮的几何参数定义如下(见图I一3—30)。

1)风轮轴线：风轮旋转运动的轴线。

2)旋转平面：与风轮轴垂直，叶片在旋转时的平面。

3)风轮直径：风轮在旋转平面上的投影圆的直径，如图1—3—31所不。

4)风轮中心高：风轮旋转中心到基础平面的垂直距离，如图1—3—31所示。

5)风轮扫掠面积：风轮在旋转平面上的投影圆面积。

6)风轮锥角：叶片相对于和旋转轴垂直的平面的倾斜度，如图1—3—32所示。

7)风轮仰角：风轮的旋转轴线和水平面的夹角，如图1—3—32所示。

8)叶片轴线：叶片纵向轴线，绕其可以改变叶片相对于旋转平面的偏转角。

9)风轮翼型(在半径r处的叶片截面)：叶片与半径为r并以风轮轴为轴线的圆柱相交的截面。

10)安装角或桨距角：在叶片径向位置(通常为1O0％叶片半径R处)叶片翼型弦线与风轮旋转面间的夹角p。

(2)翼型的几何参数(见图1—3—33)。

1)前缘与后缘：翼型的尖尾点B称为后缘，圆头上0点为前缘。

2)翼弦：连接前、后缘的直线0B，称为翼弦。0B的长度称为弦长，记为c。弦长是翼型的基本长度，也称几何弦。此外，翼型上还有气动弦，又称零升力线。

3)翼型上表面(上翼面)：凸出的翼型表面0MB。

4)翼型下表面(下翼面)：平缓的翼型表面0NB。

5)翼型的中弧线：翼型内切圆圆心的连线，对称翼型的中弧线与翼弦重合。

6)厚度：翼弦垂直方向上上下翼面间的距离。

7)弯度：翼型中弧线与翼弦间的距离。

8)攻角：气流相对速度与翼弦间所夹的角度，记做a，又称迎角、冲角。

1.设计风速(额定风速):风力发电机达到额定功率输出时规定的风速叫额定风速。

2．切入风速:风力发电机开始发电时，轮毂高度处的最低

风速叫切人风速(通常3~4m／s)。

3．切出风速:风力发电机组正常运行的最大风速，称为切出风速；风力发电机组结构所能承受的最大设计风速叫安全风速。

4.风能利用系数:是指风力机的风轮能够从自然风中获得的能量与风轮扫掠面积内的未扰动气流所含风能的百分比

5.叶尖速比:风轮叶片尖端

的线速度与风速v之比，用λ来表示

6.叶片安装角:风轮旋转平面与翼弦所成的角θ称叶片安装角

1．翼型的主要几何参数

机翼型叶片的横截面称为翼型，它具有一定的几何型线和一定的空气动力特性。翼型的

主要几何参数如图l-24所示。

(1)骨架线。通过翼型内切圆圆心的连线，称为骨架线或中弧线，是构成翼型的基础其形状决定了翼型的主要空气动力特性。

(2)前缘点、后缘点。骨架线与型线的交点，前端称前缘点，后端称后(3)弦长6。前缘点与后缘点连接的直线称翼弦。翼弦的长度称为弦长。

(4)翼展2。垂直于纸面方向叶片的长度(机翼的长度)称为翼展。

(5)展弦比。翼展与弦长之比l／b，称为展弦比。

(6)弯度f。弦长到骨架线的距离，称为弯度或挠度。f／b称为相对弯度。翼型上这一

最大距离称为最大弯度。，最大弯度与弦长之比／b称为翼型的最大相对弯度。

(7)厚度。翼型上下表面之间的距离称为翼型厚度，最大值称为最大厚度，最大

厚度与弦长之比称为翼型的最大相对厚度。

(8)冲角d。翼型前来流速度的方向与弦长的夹角称为冲角，冲角在翼型以下时为正冲

角，以上时为负冲角，如图l—24所示。

(9)前驻点、后驻点。来流接触翼型后，开始分离的点(该点速度为零)，称为前驻点；

流体绕流翼型后汇合的点(该点速度也为零)，称为后驻点。前缘点和后缘点不一定与前驻

占和后驻点重合。

缘点。

2．叶栅的主要几何参数

(1)列线或额线。叶栅中翼型各对应点的连线称为列线或额线。

(2)栅距t。叶栅中两相邻翼型间的距离称为栅距，其计算式为

式中r一圆柱层流面的半径；

z——叶片数。

(3)栅轴。与列线垂直的直线，称为叶栅轴线。

(4)稠度。弦长与栅距之比，即，称为叶栅稠度，其倒数称为相对栅距。

(5)安装角。翼弦与列线之间的夹角，称为翼型在叶栅中的安装角。

(6)叶片实度叶轮的叶片面积之和与风轮扫掠面积之比，称为叶片实度