风力机学习资料.doc

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1、目录风力机空气动力学基础知识2风力与风的测量13什么是升力式风力机17风轮的实度24风力机调速方式29风力机对风装置32直驱式水平轴风力发电机36概念风力机图片39达里厄风力机42升力－阻力结合式垂直轴风力机49叶片可摆动的垂直轴风力机53离心力调节叶片攻角垂直轴风力机58用磁力与风力控制垂直轴风力机浆距角的方法与机构64达里厄风力机图片73屏障平板式风力机81平板摆转式风力机84风杯式阻力差风力机87S式阻力差风力机之一90S式阻力差风力机之二93萨渥纽斯(Savonius)风力机93塞内加尔式风力机94阻力型风力机图片96直驱式风力发电机概述101外转子直

2、驱式发电机104中间定子盘式风力发电机108中间转子盘式发电机114薄盘式永磁发电机120Enercon公司E-112风力发电机的吊装图片125叶片的空气动力学基础133升力型垂直轴风力机的工作状态简析138浅析垂直轴风力机叶片的翼型与展弦比145NACA0012翼型的截面与升力阻力曲线图150简析几种垂直轴风力机叶片攻角调整方法的优缺点155风能与风功率163风轮尺寸与额定风速167风力机空气动力学基础知识风能曾是蒸汽机发明之前最重要的动力，数千年前就有了帆船用于交通运输，后来有了风车用来磨面与抽水等。近年来，由于传统能源逐渐枯竭、对环境污染严重，风能作为清

3、洁的新能源得到人们的重视。为方便风力机技术知识的学习，下面介绍一些风力机空气动力学的基础知识。   升力与阻力风就是流动的空气，一块薄平板放在流动的空气中会受到气流对它的作用力，我们把这个力分解为阻力与升力。图1中F是平板受到的作用力，FD为阻力，FL为升力。阻力与气流方向平行，升力与气流方向垂直。图1-升力与阻力示意图我们先分析一下平板与气流方向垂直时的情况，见图2，此时平板受到的阻力最大，升力为零。当平板静止时，阻力虽大但并未对平板做功；当平板在阻力作用下运动，气流才对平板做功；如果平板运动速度方向与气流相同，气流相对平板速度为零，则阻力为零，气流也没有对

4、平板做功。一般说来受阻力运动的平板当速度是气流速度的20%至50%时能获得较大的功率，阻力型风力机就是利用叶片受的阻力工作的。图2-阻力的形成当平板与气流方向平行时，平板受到的作用力为零（阻力与升力都为零）。当平板与气流方向有夹角时（见图3），气流遇到平板的向风面会转向斜下方，从而给平板一个压力，气流绕过平板上方时在平板的下风面会形成低压区，平板两面的压差就产生了侧向作用力F，该力可分解为阻力FD与升力FL。图3-升力与阻力的形成平板与气流方向的夹角称为攻角，当攻角较小时，平板受到的阻力FD较小；此时平板受到的作用力主要是升力FL，见图4。图4-小攻角时升力大

5、阻力小飞机、风筝能够升到空中就是依靠升力，升力型风力机就是靠叶片受到的升力工作的。   翼型翼型本是来自航空动力学的名词，是机翼剖面的形状，翼型均为流线型，风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型，图5是翼型的几何参数图图5-翼型的几何参数与翼型上表面和下表面距离相等的曲线称为中弧线，翼型通过以下参数来描述： （1）前缘、后缘 翼型中弧线的最前点称为翼型的前缘，最后点称为翼型的后缘。（2）弦线、弦长连接前缘与后缘的直线称为弦线；其长度称为弦长，用c表示。弦长是很重要的数据，翼型上的所有尺寸数据都是弦长的相对值。（3）最大弯度、最大弯度位置中弧线在y坐标最大值称

6、为最大弯度，用f表示，简称弯度；最大弯度点的x坐标称为最大弯度位置，用xf表示。（4）最大厚度、最大厚度位置上下翼面在y坐标上的最大距离称为翼型的最大厚度，简称厚度，用t表示；最大厚度点的x坐标称为最大厚度位置，用xt表示。（5）前缘半径翼型前缘为一圆弧，该圆弧半径称为前缘半径，用r1表示。（6）后缘角翼型后缘上下两弧线切线的夹角称为后缘角，用τ表示。对称翼型的弯度为0，上下表面对称。对称翼型的弯度f为0，t1=t2,上下表面对称。图6-对称翼型    翼型的升力与阻力民航飞机机翼的截面是常用的翼型，能产生较大的升力，且对气流的阻力很小，常用的飞机翼型上表面弯

7、曲，下表面平直，见图7，即使叶片与气流方向平行也会有升力产生，这是因为绕过翼型上方的气流速度比下方气流快许多，跟据流体力学的伯努利原理，上方气体压强比下方小，翼片就受到向上的升力FL。图7-攻角为0时的非对称翼型也有升力翼型的弦线与来流方向的夹角称为攻角或迎角，当攻角增大时，翼型受到的升力会增大，有攻角的翼型能受到较大的升力，阻力虽有增加但很小，在来流不变时翼型受到的升力随攻角的增大而增大。图8是攻角为12度时的气流与升力图。图8-在合适攻角下翼型有最大升力下面是翼型受来流产生升力的动画，动画演示了翼型在攻角为0度、5度、12度时的气流与升力的状态。翼型受来流

8、产生升力的动画虽然翼型受到的升力随攻角