风力机空气动力学4.6平面势流运动的叠加4.6 平面势流运动的叠加

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第15讲势流理论2

（１）速度势
圆柱的绕流的流场等价于均匀流与偶极的叠加场：
y
v0
a
r
θ
x
M cos θ ϕ = v0 r cos θ + 2π r
这里不必去直接求解拉氏方程。式中的偶极强度M为未知量，可用边界条件求出。速度势应满足的边界条件：
∂ϕ =0 ∂r
（圆柱表面上r = a）
∂ϕ ∂ϕ ∂ϕ = v0 cosθ， = −v0 sinθ 或 = v0 （无穷远处） ∂r r∂θ ∂x
有环量是指圆柱作等速直线运动的同时，绕自身轴心转动。圆柱转动时，由于粘性作用，会诱导周围流体随之转动。当忽略粘性作为理想流体处理时，这种诱导效应不能忽略。圆柱旋转的诱导作用等同于圆心处一个平面点涡的作用。也就说，可以用一个平面点涡代替圆柱的旋转。设圆柱的旋转角速度为ω，点涡的涡强要满足圆柱表面速度为aω ，所以点涡强度应为：
平面势流的基本解的叠加均匀流和点源的叠加速度势流函数和复势均具有叠加性利用这一性质通过基本解叠加可以构造出复杂流动的解称为基本解叠加法也称奇点叠加法
第15讲势流理论(2)
(Potential Flow Theory)
主要内容： 1.平面势流的基本解的叠加
速度势、流函数和复势均具有叠加性，利用这一性质，通过基本解叠加可以构造出复杂流动的解，称为基本解叠加法，也称奇点叠加法。
解得流线方程：
θ = 0 或 θ =π,
M r = = a2 2πv0
2
过驻点的流线有两条，一条是x轴，一条是以a为半径的圆。均匀流与偶极的叠加可以模拟流体绕流圆柱的流动。上述三种叠加流场的分析表明，奇点的适当叠加可以模拟流体绕流物体的流动。
4 绕圆柱体无环量流动

3.风力机的空气动力学

6
风力发电机组的原理与控制（二）
风轮前后风速和压力的变化
风速变化是连续的
压力变化是突变的
图2-1 风轮的流管模型
7
风力发电机组的原理与控制（二）
动量定理推导（一）
伯努利方程
1 2 v p gh const 2
理想流体定常流动的动力学方程，流体在忽略粘性损失的流动中，流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之和保持不变。
（1）弯度的影响如果翼型存在弯度，即使没有攻角，翼型也能产生升力和力矩。当翼型弯度增大时，导致上下表面流速差增大，从而使压力差加大，故而升力增加，升力系数增大。特别是对前缘半径较小和较薄的翼型影响尤其显著。当翼型弯度增大时，上表面流速加大，摩擦阻力上升，并且由于迎风面积加大，故而压差阻力也加大，同时导致阻力上升。因此，同一攻角时，随着弯度的增加，升力和阻力都明显增加。但阻力比升力增加更快，升阻比下降。当最大弯度的位置靠前时，最大升力系数较大。
v v vd v (1 ) 2
1 2 2 9 Ad (v v ) (v v ) Ad v (1 a ) 2
风力发电机组的原理与控制（二）
动量定理推导（三）
气压力(作用在风轮上) 2 F ( pd p ) A 2 A v d d d a(1 a)
12
风力发电机组的原理与控制（二）
尾流(weak)
风施加在风轮上的力矩有一个大小相等，方向相反的反作用力矩作用在空气上。它引起空气反向于风轮旋转，空气获得角动量，其粒子在旋转面的切线方向和轴向上都有速度分量。 13
0.60 0.50 0.40 Cp 0.30 0.20 0.10 0.00 0 1 2 3 4 5 6 7 Tip Speed Ratio 8 9 1016 Betz - Without Wake Rotation With Wake Rotation

风力机空气动力学基础知识

风力机空气动力学基础知识风力机空气动力学基础知识Wind Turbine Basics[本节为“水平轴风力发电机”与“升力型垂直轴风力机”与“阻力型垂直轴风力机”栏目共用]2013年4月（翼型升力动画增加片断）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-升力与阻力的形成下面是平板受气流作用产生升力与阻力的动画平板受来流产生升力与阻力的动画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。

流体力学ppt课件-恒定平面势流

在圆柱坐标系统中，流速各项可表示为：

vr r
v

1 r
vz

z
圆柱坐标系统下拉普拉斯方程：
1 r
r
r

r

1 r2
2 2

2
z 2

0
6.2 流函数
恒定不可压缩平面二维流连续性方程表达式：
u v 0 x y
x
根据质量守恒定律，流进任意过流断面AC的流量dq应等于过流断面AB和BC流出的流量，因此：
又因为：
dq udy vdx
dq d
对上式积分可得两条流线之间的流量q：
1 2
1 2
q
2 d
1
2
1
q0 q0
流向
左
右
流向
左
右
q
2
1
6.3几种简单的平面势流
速度势为：
m ln r 2
如果m为正，流动径向向外流，这种流动称为源流，例如泉眼向各方向的流动可作为源流的例子，又如，离心式水泵，在某种情况下，叶轮内的流体运动可视为源流等。如果m为负，流动流向源，这种流动称为汇流，例如地下水向井中的流动可作为汇流的例子。流量m表示源流和汇流的强度。
u
x
v
y
w
z
不可压缩流体质量守恒定律表示如下：
V 0
不可压缩无旋流可表示为：
2 0
2 为Laplacian 算子，用笛卡尔坐标系表示为：
2 2 2
0 x2 y 2 z 2
这个微分方程在物理和工程方面经常出现，被称为拉普拉斯方程（Laplace’s equation）。因此，无粘性不可压缩无旋流的控制方程为拉普拉斯方程。这种类型的流动通常称为有势流。

风力机空气动力学-chenww.

第3章风力机空气动力学3.1 概述风力机功率的产生仰赖于转子和风之间的相互作用。

如第 2 章所述，风的流动可以看做是由均匀流动和剧烈波动叠加而成。

经验表明，风力机性能（指输出功率和平均负载）的主要是由均匀流动部分产生的气动力所决定。

周期性的气动力可以由切变风、偏轴风（off-axis winds）、转子旋转和由空气紊流和动力学影响诱发的随机脉动力引起，它是疲累负载的来源，也是影响风力机峰值负载的一个因素。

这些当然很重要，但是只有熟悉了稳态运行的空气动力学才能理解。

因此,本章首先关注的是稳态运行的空气动力学现象，关于非稳态空气动力学的复杂现象将在本章结尾简要介绍。

实际设计的水平轴风力机通过桨叶将风的动能转变有用的能量。

本章提供了相关背景材料，帮助读者理解浆叶工作中动力的产生，计算优化叶形，分析已知叶型和浆叶特性的转子的空气动力学性能。

多位作者已经给出了预测风力机转子稳态性能的方法。

古典的风力机分析方法最初是由Betz和Glauert (Glauert, 1935)在20世纪30年代发展的。

随后，理论被发展并且可以使用计算机求解(see Wilson and Lissaman, 1974, Wilson et al., 1976 and de Vries, 1979)。

在所有这些方法中，结合动量理论和叶片微元理论（blade element theory）形成的带流理论，能够计算转子环形截面的工作特性。

本章将运用带流理论，通过对每个环形截面的特性值求积分或求和得到完整转子的特性。

本章首先分析了理想风力机转子，介绍相关的重要概念并阐述了风力机转子及其绕流气体的一般特性。

这些分析也适用于确定风力机的理论极限性能。

之后将介绍一般的空气动力学概念，用于评价利用浆叶产生动力相对于其他方法的优势。

本章的大部分内容详细说明古典分析方法对水平轴风力机的分析，以及一些应用实例和应用。

首先详述了动量理论和叶片微元理论的发展，以及用它计算简单、理想运行状况下的最佳叶型。

风力机的基本参数与理论

风力发电机风轮系统2.1.1 风力机空气动力学的基本概念1、风力机空气动力学的几何定义（1）翼型的几何参数翼型翼型本是来自航空动力学的名词，是机翼剖面的形状，风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型，与翼型上表面和下表面距离相等的曲线称为中弧线。

下面是翼型的几何参数图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x f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x t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。

7）中弧线翼型内切圆圆心的连线。

对称翼型的中弧线与翼弦重合。

8）上翼面凸出的翼型表面。

9）下翼面平缓的翼型表面。

（2）风轮的几何参数1）风力发电机的扫风面积风轮旋转扫过的面积在垂直于风向的投影面积是风力机截留风能的面积，称为风力机的扫掠面积，下图是一个三叶片水平轴风力机的扫掠面积示意图。

下图是一个四叶片的H型升力垂直轴风力发电机的扫掠面积示意图。

根据前面两表可由所需发电功率估算出风力机所需的扫风面积，例如200W的升力型垂直轴风力发电机工作风速为6m/s，全效率按25%计算所需扫风面积约为6.2m2,如果工作风速为10m/s则所需扫风面积约为1.4m2即可；例如10kW的升力型垂直轴风力发电机工作风速为10m/s，全效率按30%计算所需扫风面积约为56m2,如果工作风速为13m/s则所需扫风面积约为25m2即可。

按高风速设计的风力机体积小成本相对低些，但必须用在高风速环境，例如把一台设计风速为10m/s的风力机放在风速为6m/s的环境工作，其功率会下降80%；按风速6m/s设计的风力机风轮会很大，虽在6m/s时运行很好，但遇大风易超速损坏电机，为抗强风时需增加结构强度使成本大大增加。

第四章平面势流(4.1~4.4)详解

关，只是平面上点的函数。
dz
W (z) dF F F dz x (iy)
W (z) F i u iv
x x x
W (z) F 1 u iv
(iy) i y y
第四章平面势流
§4.2 复位势和复速度
三、复速度
复速度： W (z) u iv 共轭复速度： W (z) u iv 复速度与共轭复速度的乘积等于速度矢量模的平方。
B
Q = -vdx+udy
A
=
B A
Ψ x
dx +
Ψ y
dy =
B
dΨ
A
=Ψ2
-Ψ1
Ψ =Ψ2
Ψ =Ψ1 A
B
dl
u dy
v dx
第四章平面势流
§4.1 速度势函数与流函数
二、流函数
3、流函数的性质
➢ 方程
平面流动时，只存在z方向的涡量分量
v x
u y
x
x
y
y
2
有旋流动时： 2 或 2k
四、绕角流动
n=2 n=1
2
0
0
n= ½
2 0
n 小于 ½ 时得到大于 2π的区域，这显然没有物理意义。因此n应大于 ½ 。
第四章平面势流
§4.3 基本流动
四、绕角流动ຫໍສະໝຸດ n=1/2n=3/2
n=2
n=3
第四章平面势流
n=2/3
§4.3 基本流动
五、偶极子
偶极子：一对无限接近的强度相等的点源和点汇的迭加。
WW = (u - iv)(u +iv) = u2 + v2 = u u

风力发电机运行的空气动力学原理解析

风力发电机运行的空气动力学原理解析风力发电机是一种利用风能转化为电能的设备，利用空气动力学原理进行运行。

空气动力学是研究空气在物体表面流动时所产生的力学效应的学科，其中涉及到的流体力学、空气动力学和结构力学等知识领域。

本文将从风力发电机的构成和原理、空气动力学原理以及风力发电机的运行过程等方面对其运行原理进行分析和解析。

首先，风力发电机由风轮、主轴、发电机以及塔架等构成。

其中，风轮是最重要的部件，它是通过空气动力学原理将风能转换为机械能。

风轮主要由叶片、主轴承和转子组成，其中叶片是最关键的部分。

在运行过程中，当风流通过风轮的叶片时，由于叶片的形状和倾斜角度，会使得风流产生一定的压力差，从而使风轮转动。

风轮的转动通过主轴传递给发电机，由发电机将机械能转化为电能。

其次，风力发电机的运行离不开空气动力学原理的支持。

当风流通过风轮的叶片时，由于风流的高速流动和叶片的形状等因素，会在叶片上产生压力差。

根据伯努利定律，当流体速度增加时，压力就会下降，而风轮叶片的形状和倾斜角度使得上表面的流速较快，下表面的流速较慢，从而产生了压力差。

此时，风流将从高压区域流向低压区域，推动风轮转动。

这就是风力发电机利用空气动力学原理来转换风能的过程。

风力发电机使用的是无驱动翼型，即在风流作用下产生升力来推动转子转动。

翼型的选择非常关键，不同的翼型会有不同的气动性能，影响着风力发电机的效率和输出功率。

一般而言，翼型的厚度比例愈小，气动性能愈好，当然翼型的选择还要结合具体的风力工况。

在实际应用中，常用的翼型有NACA系列翼型、稳定翼型等。

最后，风力发电机的运行过程可以简单概括为：当风力达到一定速度时，风轮开始转动，这时发电机开始工作，将机械能转化为电能。

随着风力的增大，风轮的转速也会增加，进而提高了发电机的输出功率。

另外，为了保证风力发电机的安全运行，还需要考虑风轮的稳定性和抗风性能。

在强风条件下，风力发电机会自动启动风刹系统，将风轮停止旋转，以避免因风力过大导致设备损坏。

风力机空气动力学.

第三章风力机气动力学§3.1 总论风力机功率的产生依赖于转子和风的相互作用。

风由平均风和附加于上的强烈的湍流脉动合成。

风力机的平均功率输出和平均载荷等主要性能由平均气流的气动力决定。

周期性的气动力是疲劳载荷源和风力机峰值载荷的一个因素。

周期性的气动力可以由切变风、偏轴风（off-axis winds）、转子旋转、由空气紊流和动力学影响诱发的随机脉动力引起。

本章首先关注的是稳态运行的空气动力学现象，关于非稳态空气动力学的复杂现象将在本章结尾简要介绍。

本章为读者提供理解翼型产生功率的背景，以计算一个优化的叶片形状作为设计叶片的起点，对已知翼型特性线和叶型的转子分析其气动性能。

本章的大部分内容详细说明了采用古典分析方法分析水平轴风力机。

动量理论和基元叶片理论（blade element theory）构成了片条理论（strip theory）或基元叶片动量理论（BEM）。

以此计算转子环形截面的特性，然后通过积分就可以获得整个转子的特性。

内容分为：1、理想风力机的分析（Betz极限）2、翼型的运行和一般气动力概念3、重点放在水平轴风力机的经典分析方法和一些应用和例子§3.2 一维动量理论和贝兹极限控制体积和理想透平如图，气流通过透平只产生压力不连续，并假设●气流均匀，不可压缩，定常流动●气流无磨擦阻力●透平具有无限多叶片●推力均匀作用在转子叶轮旋转面上●尾流无旋转转子远上游和远下游静压等于无干扰时环境的静压设T 为风作用于风力机上的力，由动量定理可知，透平对风的作用力为：4114()()T m U m U m U U ∙∙∙=---=- (3.2.2) 对于稳态流动，14()()AU AU m ρρ==，m 是质量流量，这里ρ是空气密度，A 是横截面，U 是空气速度。

此外，还由理想流体伯努利方程可知：2211221122p U p U ρρ+=+ (3.2.3) 2233441122p U p U ρρ+=+ (3.2.4)因为14p p =，且通过透平的前后速度一样（23U U =）。

南京工业大学《风力机空气动力学》教学大纲

«风力机空气动力学»课程编号:课程名称：风力机空气动力学英文名称：Aerodynamics of Wind Turbine总学时：48 (含实验学时4)总学分：3适用对象: 风能与动力工程专业的本科生先修课程：高等数学及有关的工程数学，理论力学，工程流体力学一、教学目的：本课程是风能与动力工程专业本科生的重要基础理论和技术基础课。

通过本课程学习使学生掌握有关空气动力学的基本概念、空气运动的基本规律，风作用在风力机上空气动力的基本理论，学会必要的分析计算空气动力的方法，掌握一定的实验技能和进行叶片气动设计和风场气动性能评估的初步方法，培养学生独立地分析和求解从风工程中简化出来的具体空气动力学力学问题的能力，为学习后继课程以及从事本专业工程技术工作提供必要的理论基础。

二、教学要求：深刻理解、熟练掌握并能综合应用空气动力学的基本知识、基本方程和方法分析解决一些风能空气动力学问题，进行一般推理和进行较复杂的计算。

理解、掌握基本理论和基本概念，掌握空气动力学问题的处理和分析方法，并能正确而有效地运用所学知识去分析和计算从工程实际问题中简化出来一般问题。

通过实验掌握压强、流速、气动力测量的基本方法和技能，培养学生通过感性认识加强对理论知识的理解，培养学生的实验技能及处理数据、分析结果和书写报告的能力。

三、教学内容：第零章绪论（2学时）0.1 风能利用发展简史0.2 中国风能资源与开发0.3 空气动力学的发展进程简介0.4 风电机组0.5 风力机空气动力学的主要研究内容及研究方法0.6 关于本课程与参考书第一章流体静力学（3学时）1.1 流体属性1.1.1 连续介质的概念1.1.2 流体的易流性1.1.3 流体的压缩性与弹性1.1.4 流体的粘性1.2 作用在流体微团上力的分类1.3 静止流体内任意一点的压强及其各向同性特征1.4 流体静力平衡微分方程1.5 重力场静止液体中的压强分布规律1.6 液体的相对平衡问题1.7 标准大气基本要求：理解连续介质假设、流体的基本物理属性，掌握流体力学中作用力的分类和表达、理想流中压强的定义及其特性，初步掌握静止流体微团的力学分析方法。

风力机空气动力学知识 64帧

4）叶片平均几何弦长：是叶片面积Ab与叶片长度的比值，用C表示，C=Ab/L 5）叶片扭角：用θ表示，它是叶尖桨距角为零的情况下，叶片各剖面的翼弦与风轮旋转平面之间的夹角。 6）叶片转轴(机械回转轴) 7）叶片桨距角：叶片尖部剖面翼弦与风轮旋转平面之间的夹角。
2.风轮几何参数 1）风轮叶片数：组成风轮的叶片的个数，用B表示。 2）风轮直径：风轮旋转时风轮外圆直径，用D表示。 3）风轮面积：通常指风轮扫掠面积，用A表示。 A=πD2/4 4）风轮锥角：叶片与旋转轴垂直的平面的夹角，用χ表示。锥角的作用是当风轮旋转时叶片离心力会产生与方向相反的分力，以此抵消风压力对叶片的弯曲载荷，减少叶片根部的弯应力。
49不同风轮实度时的风轮力推力系数411不同叶片桨距角时的风轮一般用风力机输出功率随风速的变化曲线pv和风力机功率系数随风速的变化曲线c1
Ct = ClsinΦ - Cd cos Φ
σC t b = 1 + b 4Fsin Φ cos Φ
（7）比较计算的a和b值与上一次的a和b值，如果误差小于设定的误差值（一般可取0.0001），则迭代终止；否则，再回到（2）继续迭代。需要指出的是：当风轮进入涡环状态时，还要用经验公式对动量—叶素理论进行修正。迭代求的a和b值后，根据叶素理论可以积分求得风轮主轴与力与力矩，进而求得风能利用系数等参数。

3.3风力机翼型 1.风力机翼型
长期来，风力机翼型主要选自航空翼型，如NACA44系列、 NACA63-2系列翼型等。专门的风力机翼型有美国的NREL S 系列、瑞典的FFA-W系列和荷兰的DU系列。风力机和航空翼型在运行环境、载荷和结构有下列不同：
（1）风力机叶片是在相对较低的雷诺数下运行，翼型边界层的特性发生变化；

平面势流的叠加流动

螺旋流的速度分布
1 Γ v r 2r qV vr r 2r
1 （Γ qV l n r） 2 1 （Γ l n r qV ） 2

2 2 Γ q V V 2 v2 vr2 4 2 r 2
代入伯努里方程，得流场的压强分布
流函数

M y M 1 V y V y 1 2 2 2 2 2 x y 2V x y
M y V y C 2 2 2 x y
C 0
流线方程
零流线方程
M 1 0 V y 1 2 2 2V x y
事实上，有黏性的实际流体绕圆柱体无环量流动时，在圆柱面上流动方向的压强分布是不对称的。这是由于实际流体存在着黏性，当流体绕流圆柱体时，从前驻点开始在圆柱面上逐渐形成一层边界层（在第五章中讲述）。流体在圆柱体的前半部的流动是降压增速，边界层处于较稳定状态。到圆柱体的后半部变为升压减速流动，容易发生边界层分离，在圆柱体后面形成尾涡区，压强下降。破坏了圆柱体面上前后压强分布的对称性，使圆柱体前后产生压强差，形成压差阻力。图4-22中所示的实验所得的亚临界雷诺数下（层流）的压强分布曲线（虚线）比超临界雷诺数下（紊流）的压强分布曲线（点划线）更远离理论曲线。根据实验所得，在亚临界雷诺数下层流边界层的分离和超临界雷诺数下紊流边界层的分离分别发生在大约 84和 120 附近。
Γ qV lnr const
r C1e
Γ qV
Γ lnr qV const q
r C 2e

V
Γ

等势线簇和流线簇是两组互相正交的对数螺旋线簇，称为螺旋流。流体从四周向中心流动。

第四讲势流运动教程

d ux dy uydx
沿流线 d ux dy uydx 0
∵
d
dx dy x y
流函数与流速场的关系
ux y uy x
流函数的性质：
▼ 流函数的等值线就是流线
∵ 沿流线有 d ux dy uydx 0
x, y d ux dy uydx C
位，粘滞性对水流的作用可以忽略，这样就可近似地把实际液体
看作理想液体，用势流理论来求近似解；
▼在边界层以外，可以看作理想液体的流动，因此，欲求解实际
液体的运动问题，也需要求出边界层以外势流部分各运动要素的
分布规律。
一、势流运动控制方程
1、 Euler方程
不可压流体势流属于理想流体的运动，因此需要满足理想流体的Euler方程：
ab流线间的单宽流量
2
q dq un ds 1
a a
b
b
1
单位矢量 n 1

u n ds u n cosds un ds u x nx u y n y ds u x dy u y dx d
积分后得
u x n cos u y n sin ds

d 0
∵ dn 0
d 0
三、流速势函数与流函数的表示
不可压缩流体二维有势流动 1、直角坐标系表示
二、不可压缩二维势流
不可压缩液体的连续性方程
u x u y 0 x y
2 2 2 0 2 x y
拉普拉斯（Laplace）方程式
1 恒定势流势函数
x, y, z
d ux dx uydy uz dz

《风力机空气动力学》课件

随着材料科学和制造技术的进步，风力机的尺寸和功率逐渐增大，以提高能源产出效率。
智能化趋势
通过引入传感器和智能化控制算法，实现风力机的自适应调节和远程监控，提高运行效率和安全性。
海上风电发展
海上风能资源丰富，且具有较高的开发价值，未来海上风电将成为风能开发的重要方向。
风力机市场前景展望
数值模拟
利用计算机软件模拟风力机的运行，预测其气动性能。
03
风力机气动性能分析
风能转换效率分析
风能转换效率定义
提高风能转换效率的方法
风能转换效率是指风能转换为机械能的效率，是衡量风力机性能的重要指标。
通过优化风力机设计、提高转速、选择合适的翼型等方式可以提高风能转换效率。
风能转换效率影响因素
风力机技术发展历程
从最早的简易风车到现代的大型风力发电机，风力机技术经历了漫长的
发展过程。
02
当前主流风力机类型
水平轴风力机和垂直轴风力机是当前主流的风力机类型，各有其优缺点
和应用场景。
03
风能利用效率
随着技术的不断进步，现代风力机的风能利用效率已经得到了显著提高
。
风力机技术发展趋势
01
02
03
大型化趋势
噪声。
风力机气动稳定性分析
风力机气动稳定性定义
风力机气动稳定性是指风力机在运行过程中抵抗外界干扰的能力。
风力机气动稳定性影响因素
风力机气动稳定性受到多种因素的影响，包括气流速度、湍流强度、叶片质量和设计等。
提高风力机气动稳定性方法
通过优化叶片设计、增加质量块等方式可以提高风力机气动稳定性。
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风力机的选址
为了获得最佳的风能利用效果，风力机通常安装在风力资源丰富、地势开阔的地方，如山顶、海边等。

风力机空气动力学基础知识

(P下

P上 )ds
而 ds ldx 则得
dY

1 2
C2

( P下
P上 )ldx

整个机翼的升力(Y)应为：Y 取X x b ，上式改写成：

1 2
C2

b 0
(
P下

P上 )ldx

Y

1 2
C2
b 0
(
P下

P上 )bldx

1 2
2
概述风力发电通过风力机的转子转轴变速系统发电机等，把风所具有的动能机械能电能的过程。通过作用转子叶片上的空气动力或力矩驱动转子转动。风力机空气动力学是从事风电工作的工程师们所必须具备的专业基础知识。
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概述
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概述
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内容提要
空气动力学基础
参考书目
空气动力学，钱翼禝流体力学，王松岭空气动力学基础，徐华舫风力机空气动力学参考书
§1：空气动力学基础 §翼型空气动力特性
压力中心（又称气动中心）
压力中心即气动合力的作用点，是合力作用线与翼弦的交点。作用在压力中心上的只有升力与阻力，而无力矩。压力中心的位置通常用距前缘的距离表示，大多数普通翼型的气动中心位于
0.25倍弦长处。
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§1：空气动力学基础 §翼型空气动力特性
§1：空气动力学基础 §翼型空气动力特性
翼型的压强分布图分两种表示方法。一种是矢量法，另一种是坐标法。
矢量法：如图所示，图中各线段均垂直于翼型表面，线段的长度表示压力系数的大小，箭头向外为负值，箭头向里为正值, 将各个矢量的外端用平滑的曲线连接起来，便是用矢量表示的压强分布图。图中压强最低吸力最大的一点(B 点)是最低压强点。在前缘近，压强最高的一点(A)，是前驻点。