小型风力机偏航时输出功率的计算和实验验证.pdf

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1、第32卷第5期2O11年10月电力与能源395小型风力机偏航时输出功率的计算和实验验证赵银凤，刘志璋，郭跃鹏(内蒙古工业大学，呼和浩特010051)摘要：利用风力机在固定偏航时的动量定理，分析了风力机的功率随偏航角的变化规律。对300W样机进行了外特性测试，通过将理论计算的结果与实验测试结果进行对比，分析了动量定理在风力机偏航时应用的可靠性及存在的问题，为今后风力机偏航时的功率评估提供了一定的理论依据。关键词：风力机；偏航；动量定理中图分类号：TK89文献标志码：A文章编号：2095—1256(2011)05—0395—03Theapplicationofthetheore

2、mmomentumonthefixedyawturbineZhaoYinteng。LiuZhizhang．GuoYuepeng(InnerMongoliaUniversityofTechnology，Hohhot010051，China)Abstract：ThemomentumtheoremwasusedtOanalyzethevariationofthewindturbinepowerwithyawangleThroughdoingatestabouttheexternalcharacteristicsofa300wwindturbine，andcomparingther

3、esultsof．theoreticalcalculationswiththeresultsofexperimentaltest，itanalyzethereliabilityandtheexistingproblemswhenthemomentumtheoremwasusedinafixedyawangle．However，ItprovidescertaintheorybasistOtheassessmentofthewindturbinepowerwhenthewindturbineinafixedyewangleinthefuture．Keywords：windtur

4、bine；yaw；momentumtheorem风力发电机在遇到强风时，为了避免叶片和行情况像旋翼机的旋翼一样，并利用简单动量定发电机遭受破坏必须限制风轮转速。目前常见的理推导出了风力机偏航时推力系数和风能利用系控制风力机转速的方法有偏航控制、变桨调节和数与偏航角和诱导速度之间的关系式。然而有些失速控制，其中利用偏航机构使风力机偏向的减推力构成了作用在风轮盘上的升力，就像旋翼一速方法具有控制系统简单、可靠的优点，虽然利用样，升力不会从风中吸取能量。只有起源于净气风轮主动侧偏的方法进行功率调节在大型风电机流而且通过圆盘的那一部分推力才能从气流中吸组上并不适用，但已经在微小型风

5、力机上得到了收能量。因此Glauert的旋翼飞机理论更适合估广泛的应用。微小型风力机作为一种独立式的电算推力的大小，而轴向动量定理更适合估算功率源非常适合我国边远地区的一些牧民用户，许多吸收uj。城市的道路、广场、庭院等地方也应用了微小型风风力机偏航的流管模型如图1。这是一个截力机作为路灯电源。由于风轮陀螺力矩的影响，面为圆形的气流管，风轮圆盘称为致动盘，P和风电机组偏航时的功率输出和效率的评估口]，对P分别为致动盘前后的压强；U，和U分于采用偏航控制的风力发电机系统优化运行非常别为无穷远处、致动盘处和尾流远端的风速，y为重要。本文将用动量定理对风力机发生偏航时的致动盘固定

6、偏转角。功率输出进行分析，以300W风力机为例计算偏航时的风力机的功率输出，并用风洞实验对计算结果进行验证。1动量定理Glauert(1926)通过对旋翼飞机的旋翼和螺图1风力机偏航的流管模型旋桨受力进行分析，假定大偏航角下的风力机运沿流管方向的质量流量处处相等：396赵银凤，等：小型风力机偏航时输出功率的计算和实验验证。。u。。一aua一U表1不同偏航角下风力机输出功率的理论计算值W垂直于致动盘的风速为U。。cosy，致动盘上的风速／(m·s0)0。15。30。45。60。10110．099．171．538．913．8净速度为：l218O．0162．211763．722．

7、6Ud—U。。(cosy一口)14220．0l98．314377．927．616309．0278．5200．8109．438．7式中：n为诱导因子。18478．043O．831O．6169．259．9根据动量守恒定理，气流经过致动盘前后的20659．0594．0428．2233．382．6动量变化量，即气流速度的变量与质量流量的乘积，等于气流经过致动盘前后的压力差，也是作用3试验验证在气体上的力：为了验证计算结果，对300W风力机的风轮F一(P—Pi)Ad一(1)模型进行了风洞实验。实验采用了吹气式B1／(Ucos