风力发电技术基础教程.ppt

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1、风力发电技术基础教程崔新维2002.7.11.目录风力发电技术概述风力机的理论基础机组的机械零部件机组电气系统风资源概述第一章风力发电技术概述风力发电机组的总体构成风力发电机组的主要机型风力发电机组中的关键技术一、风力发电机组的总体构成风电机组风力发电机组的主要组成部分：—叶轮：将风能转变为机械能。—传动系统：将叶轮的转速提升到发电机的额定转速—发电机：将叶轮获得的机械能再转变为电能。—偏航系统：使叶轮可靠地迎风转动并解缆。—其它部件：如塔架、机舱等—控制系统：使风力机在各种自然条件与工况下正常运行的保障机制，包括调速、调

2、向和安全控制。风力发电机组（以下简称风力机）是一种能量转换装置——将风能转换为电能的。二、风力发电机组的主要机型按叶轮转速是否恒定分：—定速风力机—变速风力机按叶片与轮毂的联接方式分：—定桨距（失速型）机组—变桨距机组其它机型—主动失速型—无齿轮箱型—海上机组基本特征—水平轴—三叶片—上风式—双速发电机机型的发展趋势—定桨距——〉变桨距—定速型——〉变速型—Kw级——〉MW级—有齿轮箱式——〉直接驱动式三、风力发电机组中的关键技术机组的设计方法与技术叶片的设计与制造技术—气动设计—结构设计—制造工艺机组控制技术—功率控制技

3、术—载荷控制技术—并网技术—远程监控技术第二章风力机基础理论叶片的空气动力特性叶轮的空气动力模型§2.1空气动力学的基本概念一、流线气体质点：体积无限小的具有质量和速度的流体微团。流线：—在某一瞬时沿着流场中各气体质点的速度方向连成的一条平滑曲线。—描述了该时刻各气体质点的运动方向：切线方向。—流场中众多流线的集合称为流线簇。一般情况下，各流线彼此不会相交如图所示。绕过物体的流线簇绕过障碍物的流线:当流体绕过障碍物时，流线形状会改变，其形状取决于所绕过的障碍物的形状。不同的物体对气流的阻碍效果也各不相同考虑几种形状的物体，

4、它们的截面尺寸相同，但侧面形状各异，对气流的阻碍作用（用阻力系数度量）不同。侧面形状不同的几种物体二、阻力与升力阻力：当气流与物体有相对运动时，气流对物体的平行于气流方向的作用力。升力：先定性地考察一番飞机机翼附近的流线。当机翼相对气流保持图示的方向与方位时，在机翼上下面流线簇的疏密程度是不尽相同的。121131—根据流体运动的质量守恒定律，有连续性方程A1V1=A2V2+A3V3其中：A、V分别表示截面积和速度。下标1、2、3分别代表前方或后方、上表面和下表面处。—根据伯努利方程：P=Pi+1/2*Vi2即：气体总压力

5、=静压力+动压力=恒定值考察翼型剖面气体流动的情况：①上翼面突出，流场横截面面积减小，空气流速大，即V2>V1。而由伯努利方程，必使：P2

6、切圆圆心的连线。对称翼型的中弧线与翼弦重合。厚度：翼弦垂直方向上上下翼面间的距离。—厚度分布：沿着翼弦方向的厚度变化。弯度：翼型中弧线与翼弦间的距离。—弯度分布：沿着翼弦方向的弯度变化。2、作用在翼型上的气动力重要概念：攻角气流速度与翼弦间所夹的角度，记做，又称迎角。LRMVC由于机翼上下表面所受的压力差，实际上存在着一个指向上翼面的合力，记为R。—阻力与升力：R在风速方向的投影称为阻力，记为D；而在垂直于风速方向上的投影称为升力，记为L。—气动力矩：合力R对（除自己的作用点外）其它点的力矩，记为M。又称扭转力矩。为方

7、便使用，通常用无量刚数值表示翼剖面的气动特性，故定义几个气动力系数：升力系数：CL=L/(1/2V2C)阻力系数：CD=D/(1/2V2C)气动力矩系数：CM=M/(1/2V2C2)此处，L、D、M分别为翼型沿展向单位长度上的升力、阻力和气动力矩。CLmaxCL0CT3、翼剖面的升力特性用升力系数Cl随攻角变化的曲线（升力特性曲线）来描述。如图。说明：在0～CT之间，CL与呈近似的线性关系表明随着的增加，升力L逐渐加大。当=CT时，CL达到最大值CLmax。CT称为临界攻角或失速攻角。当>C

8、T时，CL下降。当=0(<0)时，CL=0，表明无升力。0称为零升力角，对应零升力线。用阻力特性曲线来描述。CDCDminCDmin两个特征参数：最小阻力系数CDmin及对应攻角CDmin。4、翼剖面的阻力特性§2.2叶轮空气动力学基础叶轮的作用：将风能转换为机械能一、叶轮的几何描述叶轮轴线