风力机空气动力学-第四章-new讲述.ppt

* 当风流向风轮时，由于受到风轮的阻挡，速度必然减小（或者按照图中流管的形状，流管截面积变大，速度要减小）。若假设其减小量为va＝aVt。其中a称为诱导因子（或轴向诱导因子） * A称为干扰因子（interference factor）可能比诱导因子（induced factor）容易理解 华北电力大学 风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》 * §3-3：风力机空气动力设计 风轮直径D＝2R＝57.14m 由风力机转速公式(4)得 例2 S70/1500kW型风力机的设计风速13m/s，额定功率1500kW， 风轮直径D=70m，设计转速14.8r/min，风场风密度r=1.21kg/m3 . 核算：叶尖速比 风能利用系数 小于最佳l opt =5.8和最大风能利用系数Cp ＝0.44，风能没 有得到高效利用。 华北电力大学 风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》 * §3-3：风力机空气动力设计 优化设计：根据最佳l opt =5.8 ，设计改进型风轮转速。 风力机转速： 改进后风力机功率： 使同样风速下，比原设计方案的功率增大了1.5倍。 (2250/1500=1.5) 小结：给定设计风速和风力机的特性曲线以及风场风密度情况，查特性曲线图得知l opt和风能利用系数Cp ，进而可以求得风轮半径及风力机转速；对已经完成设计的风力机首先核算起设计尖速比和风能利用系数是否达到最优，若否则按照l opt和最大风能利用系数Cp重新计算。 华北电力大学 风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》 * §3-3：风力机空气动力设计 风力机模化设计方法 （1）模型机和特性 模化设计应有一系列模型风力机和相应的风能利用系数Cp 特性曲线： （2）风力机模化设计 已知设计风速V1 和风场的空气密度r ，用模化设计方法设计一台功率为P的风力机的设计步骤为 华北电力大学 风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》 * §3-3：风力机空气动力设计 ①选取模型风力机，得到它的高速特性图。 ②实物风力机风轮直径计算：由风力机优化设计方法，选择最优工况点l opt和Cpmax ，得到实物风力机的风轮直径 ，风力机转速 。 ③实物风力机尺寸设计： 实物风力机尺寸按照几何 模化比mL ，由模型风力机 尺寸得出几何模化比以及 实物风力机尺寸分别为 华北电力大学 风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》 * §3-3：风力机空气动力设计 风力机叶片气动外形设计 设计任务 根据风力机总体设计技术指标，确定风力机叶片的几何外形，包括叶片扭角、弦长和相对厚度沿展向的分布。（变桨距叶片需设计桨距中心位置和桨距角随风速变化的规律） 翼型选择和布置 翼型选择和翼型沿展向分布的初步布置是风力机叶片气动外形设计时首先要解决的关键问题。要根据风力机叶片空气动力特性、结构特性和空间利用等方面的综合因素来选择翼型，并沿展向进行合理配置。 华北电力大学 风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》 * §3-3：风力机空气动力设计 1）翼型选择 目前用于风力机叶片的翼型有两类： 航空翼型和它的修型 水平轴风力机目前采用：NACA230系列、NACA44系列、NACA63-2系列、NASA LS系列和FX系列等，其相对厚度在12%~28%。其中，NACA63-2系列是一种高升力、受表面粗糙度的影响较小翼型，目前使用较多。 垂直轴风力机中一般采用NACA00系列对称翼型，其相对厚度在12%~15%。 风力机翼型 根据风力机性能的需要，风力机翼型一般应要求在分离区内有稳定的最大升力系数，有大的升阻比，表面粗糙度对翼型空气动力特性影响小等特性。 美国NREL S系列、瑞典FFA-W系列、荷兰DU系列等。 华北电力大学 风能专业工程硕士课程《风力机空气动力学》 * §