风力发电复习资料

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1、第二章风力机基础理论2.2风力机的分类国内外风力机的结构形式繁多，从不同的角度有多种分类方法。①按风轮轴与地面的相对位置，分为水平轴式风力机和垂直轴(立轴)式风力机。②按叶片工作原理，分为升力型风力机和阻力型风力机。③按风力机的用途分类，有风力发电机、风力提水机、风力铡草机、风力脱谷机等。④按风轮叶片的叶尖线速度与吹来的风速之比的大小来分，有高速风力机(比值大3)和低速风力机(比值小3)；也有把该比值2～5者称为中速风力机。⑤按风力机容量大小分类：国际上通常将风力机组分为小型(100kW以下)、中型(100~1000kW

2、)和大型(1000kW以上)3种；我国则分成微型(1kW2.1以下)、小型(1～10kW)、中型(10~100kW)和大型(100kW以上)4种；也有的将l000kW以上的风机称为巨型风力机。⑥按风轮相对于塔架的位置，分为上风式(前置式)风力机和下风式(后置式)风力机。⑦按风轮的叶片数量，分单叶片、双叶片、三叶片、四叶片及多叶片式风力机。现在各国应用较多的是水平轴、升力型和少叶式的风力发电机(多数为2—3个叶片)风力机翼型的概念2.3翼型的几何参数及气动特性2.3.1翼型的几何参数翼型定义：叶片展向长度趋于无穷小时叫翼型

3、。常见的翼型形状有如图所示几种：对称翼型双凸翼型S型翼型平凸翼型下图为一任意形状的翼，其几何尺寸和参数如下：1．弦长(即翼弦)b翼型最前点(前缘)与最后点(后缘)的连钱称翼弦，它的长度称弦长用b表示。当前、后缘厚度不为0时，翼弦定义为前缘中点与后缘中点的连线。2．厚度(指最大厚度)c是上、下翼面在垂直于翼弦方向的距离，其中最大者称最大厚度，用c表示。3．相对厚度最大厚度c与弦长b的比值，用表示。4．最大厚度位置指最大厚度线到前线点的弦向距离记作。5．最大厚度相对位置指最大厚度位置与弦长b的比值，用表示。6．弯度f翼型厚度

4、中点的连线称中弧线，它与翼弦之间的最大距离称弯度，用f表示。7．相对弯度最大弯度f与弦长b的比值。8．攻角（迎角）i来流速度与弦线间的夹角。9．零升力角弦线与零升力线间的夹角。10．升力角来流速度方向与零升力线间的夹角。此处是负值，和是正值。11．前后缘半径、后缘角翼型前缘点的内切圆半径称为翼剖面前缘半径，以表示，亚音速翼型前缘是圆的，超音速翼型前缘是尖的，以前缘点上下翼面切线的夹角表示。翼型前缘半径与前缘角翼型后缘点b的内切圆半径称为翼型后缘半径，以表示，若后缘为尖的，则以后缘点上下翼面的切线夹角表示，称为后缘角。见下

5、图2.3.2作用在运动翼型上的力假定翼型处于静止状态，而空气以相同的速度从反方向吹来。作用在翼型上的气动力不改变其大小。气动力只取决于相对速度和攻角的大小。为了便于研究，先研究静止的叶片置于均匀来流速度中，此时，作用在叶片翼型表面上的空气压力是不均匀的，上表面压力减少，下表面压力增加。翼型压力变化图如下根据伯努力定理，与远离翼型的未受干扰气流相比，叶片翼型上方的气流速度高，而下方则低。因而上表面压力小于下表面压力，上下表面压差的合力在翼型剖面上形成了升力、阻力、力矩等气动力。翼型周围的气流可以看作是下面两类气流的合成：一

6、类是一当处于均匀气流中，在零升力条件下流过翼型的气流；另一类是围绕翼型的环流，从下表面流回到上表面。翼型的升力是由后者产生的。作用在翼型上的力R为总气动力：式中——空气密度；——叶片面积，它等于叶片长与翼弦的乘积；——总的气动系数。该力可以分解为两个分力：一个是平行于气流速度的分力，称为阻力；一个是垂直于气流速度的分力，称为升力。L为升力：D为阻力：压力中心：是指气动合力的作用点,它是空气动力合力作用线和弦线的交点,作用在压力中心上的力只有升力和阻力。升力特性：翼型升力特性曲线：从中可以看出，翼型阻力特性曲线升力系数的变

7、化由直线和曲线两部分组成。开始直线上升到最大值，对应于攻角，称为失速点，超过失速点后，升力系数下降，阻力系数增加。在负攻角时，也呈曲线形，通过最低点。阻力系数曲线的则不同，它的最小值对应已确定的攻角值。升力系数与阻力系数随攻角的变化曲线图和与攻角间的关系当攻角值在一定范围内变化时，升力随攻角的增加而变大，阻力也在变化；当攻角值增加到某一临界值时，升力达到最大值(即)；当值再增大时，升力突然开始下降，同时阻力也急剧增加，这种现象称为“失速”。产生失速的根本原因，是气体的比较有规则的流线与翼型后上部的轮廓分离，并在分离区形成

8、涡流，使翼型上下压差变小。若设M为F相对于前缘的气动俯仰力矩，则可求得俯仰力矩系数：式中——翼型弦长因此，作用在翼型断面上的空气动力可表示为升力、阻力和俯仰力矩三部分。对于攻角的各个值总存在某一特殊的点，空气动力对该点的力矩为零，称为压力中心。于是作用在翼型断面上的空气动力可表示为作用在压力中心处上的升力和阻力。压力