能量转换和传输理论

《能量转换和传输理论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、风力发电原理新能源学院关新1第3章能量转换和传输理论3.1风能捕获理论23.1风能捕获理论流体力学的基本方程复习：风能、风功率、风功率密度不可压缩流体所谓可压缩性是指在压力作用下，流体的体积会发生变化。通常情况下，液体在压力作用下体积变化很小。对于宏观的研究，这种变化可以忽略不计。这种在压力作用下体积变化可以忽略的流体称为不可压缩流体。2021/9/1533.1风能捕获理论流体力学的基本方程流体黏性流体运动时，如果相邻两层流体的运动速度不同，在它们的界面上会产生切应力。速度快的流层对速度慢的流层产生拖动力，速度慢的流层对速度快的流层产生阻力。这个切应力叫做流体的内摩擦力，或

2、黏性切应力2021/9/1543.1风能捕获理论流体力学的基本方程阻力在流动空气中的物体都会受到相对于空气运动所受的逆物体运动方向或沿空气来流速度方向的气体动力的分力，这个力称为流动阻力。2021/9/1553.1风能捕获理论流体力学的基本方程层流与湍流层流流动是指流体微团（质点）互不掺混、运动轨迹有条不紊地流动形态。湍流流动是指流体的微团（质点）做不规则运动、互相混掺、轨迹曲折混乱的形态。2021/9/1563.1风能捕获理论流体力学的基本方程雷诺数式中，为雷诺数；为流动速度，m/s；为与流动有关的长度，m；为动力黏性系数，N·s/m2；为密度，kg/m3；为运动黏性系数

3、，m2/s2021/9/1573.1风能捕获理论流体力学的基本方程边界层边界层是流体高雷诺数流过壁面时，在紧贴壁面的黏性力不可忽略的流动薄层，又称为流动边界层或附面层2021/9/1583.1风能捕获理论流体力学的基本方程伯努利方程式中，为流体的密度；v为流体的速度；p为流体压力；g为重力加速度；z为流体在流动过程中高度。伯努利方程是流体的机械能守恒方程。2021/9/1593.1风能捕获理论流体力学的基本方程升力放在气流中的翼型，前缘对着气流向上斜放的平板以及在气流中旋转的圆柱或圆球（例如高尔夫球）都会有一个垂直于气流运动方向的力，这个力称为升力2021/9/15103.

4、1风能捕获理论风力机的稳态数学模型贝兹理论的建立如下假定风轮叶片无限多，是一个圆盘，轴向力沿圆盘均匀分布且圆盘上没有摩擦力气流是不可压缩的且是水平均匀定常流，风轮尾流不旋转风轮前后远方气流静压相等这时的风轮称为“理想风轮”。2021/9/15113.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型贝兹理论2021/9/15123.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型贝兹理论质量守恒欧拉定理（动量定理）风轮吸收额功率为动能定理2021/9/15133.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型贝兹理论能量守恒2021/9/15143.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型贝兹理论求P的最大值当则2021

5、/9/15153.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型贝兹理论理论最大效率（理论风能利用系数）风力机实际吸收的有用功率为2021/9/15163.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型经典理论涡流理论忽略叶片翼型阻力和叶梢损失的影响。忽略有限叶片数对气流的周期性影响。叶片各个径向环断面之间相互独立。2021/9/15173.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型经典理论涡流理论2021/9/15183.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型经典理论涡流理论中心涡。集中在轮毂转轴上。附着涡。每个叶片的边界涡。螺旋涡（自由涡）。每个叶片尖部形成的螺旋涡风轮半径r处的切向速度为2021/9/1

6、5193.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型经典理论叶素理论1889年，RichardFroude提出叶素理论作用：从叶素附近流动来分析叶片上的受力和功能交换叶素：风轮叶片在风轮任意半径r处的一个基本单元，它是由r处翼型剖面延伸一小段厚度dr而形成2021/9/15203.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型经典理论叶素理论2021/9/15213.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型经典理论叶素理论假设叶片分割成无限多个叶素，每个叶素厚度无限小，叶素为二元翼型叶素都是独立，之间不存在相互作用，通过各叶素气流不相互干扰忽略叶片长度的影响2021/9/15223.1风能捕获理论风

7、力机的稳态数学模型经典理论叶素理论叶素剖面和气流角、受力关系2021/9/15233.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型经典理论叶素理论：叶素剖面和气流角、受力关系升力阻力合速度2021/9/15243.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型经典理论叶素理论：叶素剖面和气流角、受力关系进一步计算的其中2021/9/15253.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型经典理论叶素理论：叶素剖面和气流角、受力关系周推力转矩2021/9/15263.1风能捕获理论风力机的稳态数学模型经典理论叶素理论：叶素剖面和气流角、受力关系周推