风力发电教程资料讲解.ppt

—由于叶轮吸收的功率为 P=?P’= 1/2 ?SV (V21_ V22) = 2 ?S V13a( 1- a )2 令dP/da=0，可得吸收功率最大时的入流因子。 解得：a=1和a=1/3。取a=1/3，得 Pmax =16/27 (1/2 ?SV13 ) 注意到1/2 ?SV13 是远前方单位时间内气流的动能—功率，并定义风能利用系数Cp为： Cp=P/(1/2 ?SV13 ) 于是最大风能利用系数Cpmax为： Cpmax=Pmax/(1/2 ?SV13 )=16/27?0.593 此乃贝兹极限。 三、 叶素理论 1、基本思想 将叶片沿展向分成若干微段—叶片元素—叶素； 视叶素为二元翼型，即不考虑展向的变化； 作用在每个叶素上的力互不干扰； 将作用在叶素上的气动力元沿展向积分，求得作用在叶轮上的气动扭矩与轴向推力。 2、叶素模型 端面： —桨叶的径向距离r处取微段，展向长度dr。 —在旋转平面内的线速度：U=r?。 翼型剖面： — 弦长 C，安装角?。 — 设V为来流的风速，由于有线速度U，气流相对于桨叶的速度应是两者的合成，记为W。 ? ? W ? V U dF dR dL —定义W与叶轮旋转平面的夹角为入流角，记为?，则有叶片翼型的攻角为： ? = ? - ?。 3、叶素上的受力分析 在W的作用下，叶素受到一个气动合力元dR，可分解为平行于W的阻力元dD和垂直于W的升力元dL。 另一方面，dR还可分解为推力元dF和扭矩元dT，由几何关系可得： 　　　 dF＝dLcos ?+ dDsin ? dT＝r(dLsin ?- dD cos ?) 由于可利用阻力系数CD和升力系数Cl 分别求得dD和dL: dL = 1/2 ? CLW 2C dr dD = 1/2 ? CD W 2C dr 故dF和dT可求。 将叶素上的力元沿展向积分，得： —作用在叶轮上的推力：F= ? dF —作用在叶轮上的扭矩：T= ? dT —叶轮的输出功率：P= ? dT?= ? T 第三章 机组机械零部件 主要机械零部件： 叶轮：叶片、轮毂及其联接。 变桨距机构：原动装置、传动部件、执行部件等。 传动系：主轴、主轴轴承、齿轮箱、机械刹车、联轴器、发电机等。 偏航系统：偏航轴承、偏航齿轮、偏航电机及减速器及其控制子系统 其它机件：机舱、塔架、提升装置 §3.1 叶轮 一台设计良好的风力机必须具有良好的空气动力性能。 风力机的空气动能主要表现为叶轮的空气动力性能。 叶轮的空气动力性能主要取决于它的气动设计。 气动设计时，必须先确定总体参数。这也是进行方案设计所必需的。 一、叶轮的主要参数 1、尖速比 ? 叶轮的叶尖线速度与额定风速之比。是一个重要设计参数。与叶片数及实度有关。 用于风力发电的高速 Cp 风力机，常取较大的 0.