设计威尔逊法
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威尔逊法
四、wilson方法 wilson设计法是目前国内外用得最为普遍的方法 之一。该方法对Glauert设计方法作了改进，研究了 叶尖损失和升阻比对叶片最佳性能的影响，还研究 了风轮在非设计状态下的性能.
4、涡流理论
（1）中心涡，集中在转轴上； （2）每个叶片的附着涡； （3）每个叶片尖部形成的叶尖涡。
转矩为：
dM = mr 2 ω = 4 πρ r 3V1ω (1 − a ) bdr
根据叶素理论得 轴向力（推力） 切向力
dT = z
ρ
2 ρ
2
W 2 Ldr (Cl cos φ + Cd sin φ ) = z
W 2 Ldr (Cl sin φ + Cd cos φ ) = z
ρ
2
W 2 LdrC x
dA = z
ρ
2
W 2 LdrC y
C X = CL cos φ + CD sin φ
CY = C L sin φ − C D cos φ
• 由上面4个式得
a z lC X = 1 − a 8π r sin 2 φ
如果忽略叶型阻力，则：
b z lC Y = 1+ b 4 π r sin 2 φ
C X ≅ C L cos φ CY ≅ C L sin φ
U = 1 + b）ωr （
相对迎角
1− a 1 tanφ = 1+ b λ
由叶素理论
1 2 dFL = ρW AC L dr 2
1 2 dFD = ρW AC D dr 2
应用动量定理，作用在风轮（r，r+dr）环形域上的推力为：
dT = m ( V 1 − V 2 ) = 4 πρ rV 1 2 (1 − a ) adr
因为涡系的存在，流场中轴 向和周向的速度发生变化，即 引入诱导因子（轴向干扰因子 和切向干扰因子b）：
V1
dr
V2
V r
1.基本关系 由旋涡理论可知：在风轮旋转平面处气流轴向速度
V = V1 (1 − a )
在风轮旋转平面内气流相对于叶片的角速度为
ω+
ω
，
2
= 1 + b）ω （
因此在风轮半径r处的切向速度为
综合上式导出能量方程：
b(b + 1)λ2 = a(1 − a)
• 风能利用系数
• 风能利用系数是反映风力发电机从自然风中捕获风能程度的系数。 • 风轮半径r处的叶素对风轮轴功率的贡献量为：
dP = Ω dM = 4 ρπ r 3 dr Ω 2 b (1 − a )V1
CP =
∫
λ0
dP 1 ρπ R 2V13 2
zlC X (1 − aF )aF = 2 8π sin φ (1 − a) 2
F=
2
π
arccos(e − f )
z R−r f = 2 R sin φ
zlC Y bF = 8 π r sin φ cos φ (1 + b )
每个剖面的弦长C和安装角
θ
干扰因子 a 、 b 和相应的梢部损失系数F求得后，则利用
zlC L (1 − aF )aF 8π sin 2 φ = r (1 − a) 2 cos φ
可得每个剖面的最佳
。
zlC L r
值
由此可进一步求得每个剖面的弦长l和安装角
θ
f =
z R−r 2 R sin φ
(1)选取翼型，可得最大升阻比对应的攻角、升力系数和阻力系数； （对各截面根据结构进行调整） (2) 计算各个剖面上的干扰因子a和b及梢部损失系数F；
α = φ −θ
tg φ = 1− a 1 1+ b λ
C X = C L cos φ + C D sin φ
CY = C L sin φ − C D cos φ
0
=
8
λ2 0
∫
λ0
0
b (1 − a ) λ 3 d λ
• 考虑梢部损失对功率的影响，就要引入梢部损失系数F，能量方程就变为：
a (1 − aF ) = b(1 + b)λ2
CP = ∫
λ0
dP 1 ρπR 2V13 2
0
=
8
λ
2 0
∫
λ0
0
b(1 − a) Fλ3 dλ
• 梢部损失系数F为ห้องสมุดไป่ตู้ = 2 arccos(e − f ) F π • 其中：
四、wilson方法 wilson设计法是目前国内外用得最为普遍的方法 之一。该方法对Glauert设计方法作了改进，研究了 叶尖损失和升阻比对叶片最佳性能的影响，还研究 了风轮在非设计状态下的性能.
4、涡流理论
（1）中心涡，集中在转轴上； （2）每个叶片的附着涡； （3）每个叶片尖部形成的叶尖涡。
转矩为：
dM = mr 2 ω = 4 πρ r 3V1ω (1 − a ) bdr
根据叶素理论得 轴向力（推力） 切向力
dT = z
ρ
2 ρ
2
W 2 Ldr (Cl cos φ + Cd sin φ ) = z
W 2 Ldr (Cl sin φ + Cd cos φ ) = z
ρ
2
W 2 LdrC x
dA = z
ρ
2
W 2 LdrC y
C X = CL cos φ + CD sin φ
CY = C L sin φ − C D cos φ
• 由上面4个式得
a z lC X = 1 − a 8π r sin 2 φ
如果忽略叶型阻力，则：
b z lC Y = 1+ b 4 π r sin 2 φ
C X ≅ C L cos φ CY ≅ C L sin φ
U = 1 + b）ωr （
相对迎角
1− a 1 tanφ = 1+ b λ
由叶素理论
1 2 dFL = ρW AC L dr 2
1 2 dFD = ρW AC D dr 2
应用动量定理，作用在风轮（r，r+dr）环形域上的推力为：
dT = m ( V 1 − V 2 ) = 4 πρ rV 1 2 (1 − a ) adr
因为涡系的存在，流场中轴 向和周向的速度发生变化，即 引入诱导因子（轴向干扰因子 和切向干扰因子b）：
V1
dr
V2
V r
1.基本关系 由旋涡理论可知：在风轮旋转平面处气流轴向速度
V = V1 (1 − a )
在风轮旋转平面内气流相对于叶片的角速度为
ω+
ω
，
2
= 1 + b）ω （
因此在风轮半径r处的切向速度为
综合上式导出能量方程：
b(b + 1)λ2 = a(1 − a)
• 风能利用系数
• 风能利用系数是反映风力发电机从自然风中捕获风能程度的系数。 • 风轮半径r处的叶素对风轮轴功率的贡献量为：
dP = Ω dM = 4 ρπ r 3 dr Ω 2 b (1 − a )V1
CP =
∫
λ0
dP 1 ρπ R 2V13 2
zlC X (1 − aF )aF = 2 8π sin φ (1 − a) 2
F=
2
π
arccos(e − f )
z R−r f = 2 R sin φ
zlC Y bF = 8 π r sin φ cos φ (1 + b )
每个剖面的弦长C和安装角
θ
干扰因子 a 、 b 和相应的梢部损失系数F求得后，则利用
zlC L (1 − aF )aF 8π sin 2 φ = r (1 − a) 2 cos φ
可得每个剖面的最佳
。
zlC L r
值
由此可进一步求得每个剖面的弦长l和安装角
θ
f =
z R−r 2 R sin φ
(1)选取翼型，可得最大升阻比对应的攻角、升力系数和阻力系数； （对各截面根据结构进行调整） (2) 计算各个剖面上的干扰因子a和b及梢部损失系数F；
α = φ −θ
tg φ = 1− a 1 1+ b λ
C X = C L cos φ + C D sin φ
CY = C L sin φ − C D cos φ
0
=
8
λ2 0
∫
λ0
0
b (1 − a ) λ 3 d λ
• 考虑梢部损失对功率的影响，就要引入梢部损失系数F，能量方程就变为：
a (1 − aF ) = b(1 + b)λ2
CP = ∫
λ0
dP 1 ρπR 2V13 2
0
=
8
λ
2 0
∫
λ0
0
b(1 − a) Fλ3 dλ
• 梢部损失系数F为ห้องสมุดไป่ตู้ = 2 arccos(e − f ) F π • 其中：