风机的叶尖速比.doc

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1、风机的叶尖速比周日,2008-03-0203:16—xieyaqian叶尖速比是用来表述风电机特性的一个十分重要的参数。它等于叶片顶端的速度（圆周速度）除以风接触叶片之前很远距离上的速度；叶片越长，或者叶片转速越快，同风速下的叶尖速比就越大。.根据叶尖速比的不同，我们可以把风电机分成两类：慢速比风电机和快速比风电机： 慢速比:慢速比风电机的速度比最大为2.5。所有以阻力原理作用的风电机的叶尖速比都小于1，属于慢速比风电机。以浮力原理作用的风电机，如果其叶尖速比在1到2.5之间，也被称为慢速比风电机。Westernmills和某些风力泵的叶尖速比大概是1，而Bock风车以

2、及荷兰风车的叶尖速比大概是2。 快速比:快速比风电机是指按照浮力原理作用的风电机，并且其叶尖速比在2.5到15之间。几乎所有的现代风电机（叶片数一到三）都属于此类。叶尖速比对风电机的建造结构和形状有很大的影响，比如： 叶片转速：如果叶片长度一定，那么叶尖速比越大，叶片的转速也就越快。只有一个叶片的风电机，其叶尖速比很高，旋转速度也要比三叶片的风电机快的多。需要注意的是，风力泵的叶尖速比虽然属于慢速比机械，但旋转速度一般都很快。原因是其转动直径很小，最终圆周速度相对低很多，所以属于慢速比机械。叶片数：Westernmills的叶尖速比比较低（大约为1），所以需要更多的叶片

3、来遮挡风，一般有20到30个叶片；荷兰风车的速度比大约为2，一般有4个叶片。现代三叶片风电机的叶尖速比大约为6，而一个叶片的风电机，其叶尖速比大概为12。 叶片切面：快速比风机的叶片一般都设计的细长而薄，其原因就是叶片切割风的时候，与风的相对速度十分高。（站长注：这段我看不懂，只是照原文翻译。）风机的转化效率系数：快速比风机由于产生的涡流损失要比慢速比风机低很多，所以其作用系数要明显比慢速比的风机高。一般慢速比风机的转化效率系数cP在0.3到0.35之间，而快速比的风机能够达到0.45到0.55。 本节翻译：xieyaqian   附原文参考：阻力定律和浮力定律周日,2

4、008-03-0203:12—xieyaqian想要把风力的动能转化成电能，首先要先把动能转化成机械能，然后再将机械能转化成电能。第一步转化，是通过风电机叶片来实现的。从动能到机械能的转化，有两个定律：阻力定律和浮力定律。 阻力定律风会对切割它移动方向上的任意面积A形成一个力，这个力就是阻力。图：阻力作用为推动力  阻力根下面的参数成比例关系： ·风速v的平方·切割面积f·该面积的阻力系数cw·空气密度ρ阻力系数cW(W是德语里“阻力”的第一个字母)也叫做阻力附加值或者直接称为cW-值。这个值是用来表示某个物体对空气形成阻力的大小的，可以在风洞里进行测定。cW值越小，空

5、气阻力也就越小。比如一个圆盘横向对风的Cw值大约是1.11，而方盘大约是1.10，球体大约是0.45。在汽车工业中，工程师们都在研究如何将汽车的cW值变的更小，这样汽车在行进时的阻力就会最小化。比如丰田的Prius的cW值是0.26，而大众的Golf是0.325，雪铁龙的2CV阻力系数是0.50，一辆普通的卡车阻力系数是0.8。    古老的波斯风车（世界上最早的风车）是通过利用阻力来运作的。如上图所示，风车建在墙内，当风吹过开口，就会推动暴露的叶片，从而带动整个风车旋转。  风速计也是利用阻力原理来实现的。风杯风速计上风杯的cW-值分别是1.33和0.33（迎风时和背

6、风时）。风杯迎风时的阻力要比背风时的阻力大很多，所以风杯风速计才会迎风旋转。通过阻力定律来运动的转子无法转动的比风速更快（增速值小于1），属于亚风速转子。这种转子能量损失较大，功率系数（流体动力学上的作用参数）非常小。（波斯风车大概0.17，风杯风速计大概0.08）  浮力定律现代风电机的叶片是通过浮力定律来实现转动的，浮力是推动力。图：浮力作为动力（Auftrieb:浮力；schnelleLuftbewegung:速度快的空气运动；langsameLuftbewegung:速度慢的空气运动） 飞机、直升机或者风电机的叶片顶部的面积要大于底部的面积。由于空气在顶部划过的

7、距离更长，所以顶部空气运动的速度要比底部的空气速度要快，这样就产生了浮力。图：叶片周围的压力分布（Profilsehne：中间线；Anstellwinkel：偏角；Anstroemgeschwindigkeit：空气流动速度；Ueberdruck：高压；Wiederstand：阻力；Auftrieb：浮力；Unterdruck：低压） 根据伯努利方程，在同一高度上，叶片的底面或者顶面的动态压力和静态压力和平衡。由于顶端的空气流动比底端的快，从而使顶端产生低压，而底部产生高压：这就是飞机飞行的原理，也是风电机叶片转动的原理。浮力的大小跟风速