空氣動力學課程設計指導書

1、風力機空氣動力學課程設計指導書一、基礎理論動量理論：描述作用在風輪上的力與來流速度之間的關系。根據葉素理論：將風輪葉片沿展向分成許多微段，即葉素，并假設在每個葉素上作用的氣流 相互之間沒有干擾，作用在葉片上的力可分解為升力和阻力。葉素-動量理論：假設各個葉素單元作用相互獨立，各個圓環(huán)之間沒有徑向干擾，軸向誘導因 子a并不沿著葉輪徑向改變。氣動櫥巨圖1-1風力機受力示意圖參考公式：軸向速度：v = (1 - a)va0切向速度：v = (1 + a)orrot圖1-2葉素速度示意圖葉素入流流速：v 廣 J(l-a)2* + (1 + a)2(wr)2入流角：sin巾=叩卜a);cos8 = r

2、(1 + a ,)法向力系數:C = C cos + C sin 巾切向力系數：Ct=C sin巾C cos誘導系數迭代方程：=- (C r C 2)1 一 a4 sin 2n 4 sin 29 ta _ b C1 + a 4 sin cos a， b C1 一 a4sin2M風輪實度：b = Nr=jnr葉素單位圓環(huán)扇面轉矩：M = 4兀pv (wr)a,(1 a)r2r 0 p功率系數表達式：C =p + pv 3兀R 220翼型與葉尖速比的關系：bXC = r 1.(1 a )2 + (人日(1 + a )2風輪直徑設計：D = ： 一 兀p C V 3 p 0葉尖速比：人=也2V 0二

3、、葉片設計流程（一）按照給定葉尖速比設計葉片參數步驟2：步驟1：計算入流角:vrplsin卜 Vo(1F ;cos卜 W(1 + a,)； vrpl計算法向力系數：C = C cos + C sin 切向力系數：C = C sin - C cos迭代計算軸向誘導因子a：=-(C -C2) 1 一 a 4 sin 2 n 4 sin 2 t切向誘導因子a：a _ b C1 + a 4sin cos 計算誘導因子a、a的相對誤差:8 a - a g a-aa a ayes】r計算每個日下的轉矩版、功率dP并將所有dP相加得到P（二）改變葉尖速比，比較設計改變人，繪制cp和人的對應關系曲線。符號表。

4、：軸向誘導系數。：切向誘導系數c：弦長Cd：阻力系數：C升法向力系數：Cn:法向力系數：C :切向力系數：Cp:功率系數泌轉矩N：葉片數P：風輪功率Pu :設計功率尸：葉素半徑R風輪半徑%：來流風速七：軸向風速七們：入流總速度urot:切向速度以：沖角。：當地葉片弦線到相對于風輪平面的傾角（例如，葉片鈕角加上槳距角）饑入流角人：葉尖速比隊無因此徑向位置，=r/RR：風輪實度：旋轉角速度參考文獻1風力機空氣動力學.丹麥Martin O.L.Hansen著.肖勁松 譯.中國電力出版 社.2009.6風力機空氣動力學.吳雙群趙丹平主編.北京大學出版社.2011.103風能技術.美Tony Burton