发布时间 : 星期二 文章风力发电蓄电池设计论文更新完毕开始阅读
风力发电蓄电池设计论文
时，通常可将叶片沿其展向分成若干威段，这些微段即称叶素。假设各叶素间的气流流动互不干扰，则可将叶素简化为二维翼型，通过对作用在各叶素上的载荷分析并沿叶片展向求和，就能够得到作用在风轮整个叶片和风轮上的推力和转矩。由叶素理论可得：
dL=12ρW2
CCldr(升力元） 1 Dd=2
2ρWCCddr（阻力元） V W=sin? X方向和Y方向的受力元
dFx=dLsinФ+dDcosФ=12
2ρWCdrCx dFy=dLsinФ-dDcosФ=12ρW2
CdrCy 式中
Cx=ClcosФ+CdsinФ Cy=ClsinФ-CdcosФ 风轮半径r处环形域上的轴向推力可表示为 dT=BdFyr=12ρW2
BCCxrdr
- 9 -
2.12）
2.13）
2.14）
2.15）
2.16）
2.17） 2.18） 2.19）
（（（（（（（
（风力发电蓄电池设计论文
转矩为
1 Dm=BdFyr=2ρWBCCyrdr （2.20）
2
式中，B为叶片数，r为环形域所在半径。 2.2.2.2 动量理论
定义m为单位时间流经风轮的空气质量流量，其表达式是
m=ρVS （2.21） 根据动量理论作用在风轮（r，r+dr）环形域上的推力和转矩分别为
dT=dm(V2-V1)=4πρrV1(1-a)adr （2.22） 根据速度三角形（考虑诱导因子的作用）
V2(1-a) W=sin? （2.24）
2
考虑到叶形阻力的影响比较小，忽略叶形阻力 Cx≈ClcosФ (2.25) Cy≈CdsinФ (2.26) 2.2.2.3 叶素-动量理论
由式（2.19）（2.22）及（2.25）可得
a 1?a=BCCx8?rsin2? （2.27）
同样由式（2.20）（2.21）及（2.22）得
- 10 -
风力发电蓄电池设计论文
b=BCCy1?b4?rsin2? （2.28）
由式（2.27）和（2.28）联立得
TanФ=b(1?a) （2.29）
2
a(1?b) 根据速度三角形
TanФ=(1?a)V1=（1-a）1 （2.30）
(1?b)?r(1?b)? 式中称为r的速度比
可由式（2.29）（2.30）导出能量方程
b(1-b)λ=a(1-a) (2.31) 功率 dP=ΩdM=4ρπrdrΩ2b(1-a)V1 (2.32)
3
2
相应的风能利用系数为
? Cp=?30dP22??rV2=38?0?203b(1?a)?d? ?0 (2.33)
式中，为叶尖速比。 2.2.3 Wilson模型
威尔森（wilson)方法考虑了风轮后涡流流动，同时考虑到升阻比对轴向和周向诱导因子比较小，因此忽略了阻力的影响，但考虑到叶尖损失的影响，给出了诱导因子的关系。
考虑普朗特叶尖损失修正因子F，式（2.27）（2.28）演变为：
(1-aF)aFBCClcos?=2(1?a)B?rsin2? （2.34）
- 11 -
风力发电蓄电池设计论文
BCClbF?1?bB?rcos? （2.35）
能量方程（2.31）演变为
b(1+b)λ=a(1-aF) (2.36) 式中 F=2arccos-f (2.37)
?2
F=BR?r2Rsin? (2.38)
式中f为中间变量，R为风轮半径。
另外，安装角 β=Ф-α （2.39） 当计及梢部损失时，局部风能利用系数可由下式确定
?0 Cp=?10dP?318?03b(1?a)F?d? (2.40) ?02??rV2?202.3 叶片气动外形优化设计模型
风力发电机叶片气动外形优化设计，需要综合考虑叶片各剖面翼型的气动特性及风况等条件，并采用合适的优化方法，确定各截面的最佳弦长和扭角。气动优化设计的实质是针对一定的设计目标及约束条件，对叶片的各个截面翼型的弦长和扭角进行优化，从多种设计方法中寻找最合适的优化设计方案，达到提高气动效率的目的。本文前面介绍的Wilson法基础上对叶片进行了气动外形优化设计，优化设计模型如下：
（1）设计变量
设计变量X确定为每个截面的翼型的弦长和扭角,即 X={Xc1、Xc2、....Xcn、Xβ1、Xβ2、...Xβn、}T(2.41)
- 12 -