風(fēng)力機(jī)的基本參數(shù)與理論(共28頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪系統(tǒng)2.1.1 風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)的基本概念1、風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)的幾何定義（1） 翼型的幾何參數(shù)翼型翼型本是來自航空動(dòng)力學(xué)的名詞，是機(jī)翼剖面的形狀，風(fēng)力機(jī)的葉片都是采用機(jī)翼或類似機(jī)翼的翼型，與翼型上表面和下表面距離相等的曲線稱為中弧線。下面是翼型的幾何參數(shù)圖 1）前緣、后緣 翼型中弧線的最前點(diǎn)稱為翼型的前緣，最后點(diǎn)稱為翼型的后緣。 2）弦線、弦長 連接前緣與后緣的直線稱為弦線；其長度稱為弦長，用c表示。弦長是很重要的數(shù)據(jù)，翼型上的所有尺寸數(shù)據(jù)都是弦長的相對值。 3）最大彎度、最大彎度位置 中弧線在y坐標(biāo)最大值稱為最大彎度，用f表示，簡稱彎度；最大彎度點(diǎn)的x

2、坐標(biāo)稱為最大彎度位置，用xf表示。 4）最大厚度、最大厚度位置 上下翼面在y坐標(biāo)上的最大距離稱為翼型的最大厚度，簡稱厚度，用t表示；最大厚度點(diǎn)的x坐標(biāo)稱為最大厚度位置，用xt表示。 5）前緣半徑 翼型前緣為一圓弧，該圓弧半徑稱為前緣半徑，用r1表示。 6）后緣角 翼型后緣上下兩弧線切線的夾角稱為后緣角，用表示。7）中弧線 翼型內(nèi)切圓圓心的連線。對稱翼型的中弧線與翼弦重合。8）上翼面 凸出的翼型表面。9）下翼面 平緩的翼型表面。（2） 風(fēng)輪的幾何參數(shù)1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)的掃風(fēng)面積風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)掃過的面積在垂直于風(fēng)向的投影面積是風(fēng)力機(jī)截留風(fēng)能的面積，稱為風(fēng)力機(jī)的掃掠面積，下圖是一個(gè)三葉片水平軸風(fēng)力機(jī)的掃掠面積

3、示意圖。 下圖是一個(gè)四葉片的H型升力垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的掃掠面積示意圖。 根據(jù)前面兩表可由所需發(fā)電功率估算出風(fēng)力機(jī)所需的掃風(fēng)面積，例如200W的升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作風(fēng)速為6m/s，全效率按25%計(jì)算所需掃風(fēng)面積約為6.2m2,如果工作風(fēng)速為10m/s則所需掃風(fēng)面積約為1.4m2即可；例如10kW的升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作風(fēng)速為10m/s，全效率按30%計(jì)算所需掃風(fēng)面積約為56m2,如果工作風(fēng)速為13m/s則所需掃風(fēng)面積約為25m2即可。按高風(fēng)速設(shè)計(jì)的風(fēng)力機(jī)體積小成本相對低些，但必須用在高風(fēng)速環(huán)境，例如把一臺設(shè)計(jì)風(fēng)速為10m/s的風(fēng)力機(jī)放在風(fēng)速為6m/s的環(huán)境工作，其功率會下降80%；按風(fēng)

4、速6m/s設(shè)計(jì)的風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪會很大，雖在6m/s時(shí)運(yùn)行很好，但遇大風(fēng)易超速損壞電機(jī)，為抗強(qiáng)風(fēng)時(shí)需增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度使成本大大增加。2）風(fēng)輪軸線：風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的軸線3）旋轉(zhuǎn)平面：與風(fēng)輪軸垂直，葉片在旋轉(zhuǎn)時(shí)的平面4）風(fēng)輪直徑：風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)平面上的投影圓的直徑5）風(fēng)輪中心高：風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)中心到基礎(chǔ)平面的垂直距離6）風(fēng)輪錐角：葉片相對于和旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面的傾斜角7）風(fēng)輪仰角：風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸線和水平面的夾角 8）葉片的軸線：葉片縱向軸線，繞其可以改變?nèi)~片相對于旋轉(zhuǎn)平面的偏轉(zhuǎn)角（安裝角）9）風(fēng)輪翼型：葉片與半徑r并以風(fēng)輪軸為軸線的圓柱相交的截面10）安裝角或漿距角：葉片徑向位置葉片翼型弦線與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)面間的夾角 2、流線概

5、念氣體質(zhì)點(diǎn)：體積無限小的具有質(zhì)量和速度的流體微團(tuán)。流線： 在某一瞬時(shí)沿著流場中各氣體質(zhì)點(diǎn)的速度方向連成的一條平滑曲線。 描述了該時(shí)刻各氣體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向：切線方向。 一般情況下，各流線彼此不會相交。 流場中眾多流線的集合稱為流線簇。如圖所示。繞過障礙物的流線: 當(dāng)流體繞過障礙物時(shí)，流線形狀會改變，其形狀取決于所繞過的障礙物的形狀。物體在空氣中運(yùn)動(dòng)或者空氣流過物體時(shí)，物體將受到空氣的作用力，稱為空氣動(dòng)力。通?？諝鈩?dòng)力由兩部分組成：一部分是由于氣流繞物體流動(dòng)時(shí)，在物體表面處的流動(dòng)速度發(fā)生變化，引起氣流壓力的變化，即物體表面各處氣流的速度與壓力不同，從而對物體產(chǎn)生合成的壓力；另一部分是由于氣流繞物體

6、流動(dòng)時(shí)，在物體附面層內(nèi)由于氣流粘性作用產(chǎn)生的摩擦力。將整個(gè)物體表面這些力合成起來便得到一個(gè)合力，這個(gè)合力即為空氣動(dòng)力。風(fēng)輪葉片是風(fēng)力機(jī)最重要的部件之一。它的平面形狀與剖面幾何形狀和風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力特性密切相關(guān)，特別是剖面幾何形狀即翼型氣動(dòng)特性的好壞，將直接影響風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)。氣流繞風(fēng)輪葉片的流動(dòng)比較復(fù)雜，是一個(gè)空間的三元流動(dòng)。當(dāng)葉片長度與其翼型弦長之比展弦比較大時(shí)，可以忽略氣流的展向流動(dòng)，而把氣流繞葉片的流動(dòng)簡化為繞許多段葉片元 即葉素的流動(dòng)，葉素之間互相沒有干涉。當(dāng)每個(gè)葉素的展向長度趨向無窮小時(shí)，葉素就成了翼型，空氣繞葉素的流動(dòng)就成了繞翼型的流動(dòng)，也就成了二元流動(dòng)或平面流動(dòng)。3、升力與阻

7、力風(fēng)就是流動(dòng)的空氣，一塊薄平板放在流動(dòng)的空氣中會受到氣流對它的作用力，我們把這個(gè)力分解為阻力與升力。圖中F是平板受到的作用力，D為阻力，L為升力。阻力與氣流方向平行，升力與氣流方向垂直。 我們先分析一下平板與氣流方向垂直時(shí)的情況，此時(shí)平板受到的阻力最大，升力為零。當(dāng)平板靜止時(shí)，阻力雖大但并未對平板做功；當(dāng)平板在阻力作用下運(yùn)動(dòng)，氣流才對平板做功；如果平板運(yùn)動(dòng)速度方向與氣流相同，氣流相對平板速度為零，則阻力為零，氣流也沒有對平板做功。一般說來受阻力運(yùn)動(dòng)的平板當(dāng)速度是氣流速度的20%至50%時(shí)能獲得較大的功率。 當(dāng)平板與氣流方向平行時(shí)，平板受到的作用力為零（阻力與升力都為零）。 當(dāng)平板與氣流方向有夾

8、角時(shí)，在平板的向風(fēng)面會受到氣流的壓力，在平板的下風(fēng)面會形成低壓區(qū)，平板兩面的壓差就產(chǎn)生了側(cè)向作用力F，該力可分解為阻力D與升力L。 當(dāng)夾角較小時(shí)，平板受到的阻力D較小；此時(shí)平板受到的作用力主要是升力L。 截面為流線型的飛機(jī)翼片阻力很小，即使與氣流方向平行也會有升力，因?yàn)橐砥媳砻鎻澢卤砻嫫街?，翼片上方氣流速度比下方快，跟?jù)流體力學(xué)的伯努利原理（丹尼爾·伯努利在1726年首先提出時(shí)的內(nèi)容就是：在水流或氣流里，如果速度小，壓強(qiáng)就大，如果速度大，壓強(qiáng)就小。），上方氣體壓強(qiáng)比下方小，翼片就受到向上的升力作用。 當(dāng)翼片與氣流方向有夾角（該角稱攻角或迎角）時(shí)，隨攻角增加升力會增大，阻力也會增

9、大，平衡這一利弊，一般說來攻角為8至15度較好。超過15度后翼片上方氣流會發(fā)生分離，產(chǎn)生渦流，升力會迅速下降，阻力會急劇上升，這一現(xiàn)象稱為失速。 風(fēng)力發(fā)電用風(fēng)力機(jī)有阻力型與升力型兩種，水平軸風(fēng)力機(jī)基本都是升力型，垂直軸風(fēng)力機(jī)有多種阻力型結(jié)構(gòu)，也有是升力型結(jié)構(gòu)。3、壓力中心正常工作的翼片受到下方的氣流壓力與上方氣流的吸力，這些力可用一個(gè)合力來表示，該力與弦線（翼片前緣與后緣的連線）的交點(diǎn)即為翼片的壓力中心。對稱翼型在不失速狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，壓力中心在離葉片前緣1/4葉片弦長位置；運(yùn)行在不失速狀態(tài)下的非對稱翼型，在較大攻角時(shí)壓力中心在離葉片前緣1/4葉片弦長位置，在小攻角時(shí)壓力中心會沿葉片弦長向后移。

10、 4、雷諾數(shù)雷諾數(shù)是衡量作用于流體上的慣性力與粘性力相對大小的一個(gè)無量綱參數(shù)，雷諾數(shù)用Re表示， Re= v l / 式中流體密度；v流場中的特征速度；l特征長度；流體的粘度，流體的粘度主要隨溫度變化，空氣的粘度隨氣溫升高加大；而液體則相反，溫度升高粘度減小。 定義為流體的運(yùn)動(dòng)粘度，=/   于是  Re=l / 在研究翼型的氣動(dòng)特性時(shí)，v取翼型的運(yùn)動(dòng)速度，l取翼型的弦長，得到的就是該翼型的雷諾數(shù)。 雷諾數(shù)對翼型氣動(dòng)特性影響較大，一般翼型的失速迎角隨雷諾數(shù)的增大而增大、最大升力系數(shù)也隨失速攻角的增大而增大。 5、失速當(dāng)翼片運(yùn)行較小迎角時(shí)，翼片處在正常升力狀態(tài)，翼片

11、上方與下方的氣流都是平順的附著翼型表面流過，見下圖中的A圖，此時(shí)有較大的升力且阻力很小。如果將翼片迎角變大，當(dāng)超過某個(gè)臨界角度時(shí)，翼片上表面氣流會發(fā)生分離，不再附著翼型表面流過，翼型上方會產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致阻力急劇上升而升力下降，這種情況稱為失速。見下圖中的B圖。發(fā)生轉(zhuǎn)變的臨界角度稱之為臨界迎角或失速迎角，對于不同的翼型失速迎角也不同，普通翼型多在10度至15度，一般薄翼型失速迎角稍小，厚翼型失速迎角要大一些；對于同一個(gè)翼型影響失速迎角的是翼片運(yùn)行時(shí)的雷諾數(shù)與翼片的光潔度。 6、相對風(fēng)速風(fēng)力機(jī)葉片運(yùn)動(dòng)時(shí)所感受到的風(fēng)速是外來風(fēng)速與葉片運(yùn)動(dòng)速度的合成速度，稱為相對風(fēng)速。下圖是一個(gè)風(fēng)力機(jī)的葉片截面，當(dāng)葉

12、片運(yùn)動(dòng)時(shí)，葉片感受到的相對風(fēng)速為w，它是葉片的線速度（矢量）u與風(fēng)進(jìn)葉輪前的速度（矢量）v的合成矢量 w=u+v 相對風(fēng)速與葉片弦線之間的夾角就是葉片的攻角 2.1.2 風(fēng)力機(jī)基本理論1、貝茲極限風(fēng)能就是空氣運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，風(fēng)在通過風(fēng)輪時(shí)推動(dòng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，把它的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的能量，但經(jīng)過風(fēng)輪做功后的風(fēng)速不會為零，僅僅是減小，故風(fēng)只能把一部分能量轉(zhuǎn)交給風(fēng)輪。那么風(fēng)能把多大的能量轉(zhuǎn)交給風(fēng)輪呢，從理論上講最大值為59.3%，這也是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)能利用系數(shù)的最大值，稱為貝茲極限。目前高性能的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)能利用系數(shù)約為40%。 4.1.3 風(fēng)力機(jī)性能參數(shù)1、風(fēng)能利用系數(shù)Cp風(fēng)功率是速度為v的空氣經(jīng)過平

13、面S后速度減為0所產(chǎn)生的功率，這是理想的情況，事實(shí)上空氣經(jīng)過平面S后并沒有消失還得流走，速度不可能為0，所以說風(fēng)只可能把一部分能量傳給平面S。 在風(fēng)力機(jī)中風(fēng)通過風(fēng)輪掃掠面積時(shí)把一部分動(dòng)能傳給風(fēng)力機(jī)，把風(fēng)輪接受的風(fēng)的動(dòng)能與通過風(fēng)輪掃掠面積的全部風(fēng)的動(dòng)能的比值稱為風(fēng)能利用系數(shù)，根據(jù)貝茨理論，風(fēng)力機(jī)的最大風(fēng)能利用系數(shù)是59%，風(fēng)能利用系數(shù)是衡量風(fēng)力機(jī)性能的主要指標(biāo)。 而實(shí)際的風(fēng)力機(jī)是達(dá)不到這個(gè)理想數(shù)據(jù)的，各種形式的風(fēng)輪接受風(fēng)力的風(fēng)能利用系數(shù)是不同的，阻力型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)較低，升力型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)較高。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組除了風(fēng)輪的風(fēng)能利用系數(shù)外，還有機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)效率、發(fā)電機(jī)效率等，這些效率的乘積

14、就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的全效率。在下表中列出了各種形式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的全效率： 2、葉尖速比風(fēng)輪葉片尖端線速度與風(fēng)速之比稱為葉尖速比。 下圖是一個(gè)風(fēng)力機(jī)的葉輪，u是旋轉(zhuǎn)的風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪外徑切線速度，v是風(fēng)進(jìn)葉輪前的速度，葉尖速比=u/v阻力型風(fēng)力機(jī)葉尖速比一般為0.3至0.6，升力型風(fēng)力機(jī)葉尖速比一般為3至8。 在升力型風(fēng)力機(jī)中，葉尖速比直接反映了相對風(fēng)速與葉片運(yùn)動(dòng)方向的夾角，即直接關(guān)系到葉片的攻角，是分析風(fēng)力機(jī)性能的重要參數(shù)。3、實(shí)度比風(fēng)力機(jī)葉片的總面積與風(fēng)通過風(fēng)輪的面積（風(fēng)輪掃掠面積）之比稱為實(shí)度比（容積比），是風(fēng)力機(jī)的一個(gè)參考數(shù)據(jù)。 左圖為水平軸風(fēng)力機(jī)葉輪，S為每個(gè)葉片對風(fēng)的投影面積，B為葉片個(gè)數(shù)，R

15、為風(fēng)輪半徑，為實(shí)度比， =BS/R2右圖為升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉輪，C為葉片弦長，B為葉片個(gè)數(shù)，R為風(fēng)輪半徑，L為葉片長度，為實(shí)度比。垂直軸風(fēng)力機(jī)葉輪的掃掠面積為直徑與葉片長度的乘積， =BCL/2RL= BC/2R 多葉片的風(fēng)力機(jī)有高實(shí)度比，適合低風(fēng)速、低轉(zhuǎn)速大力矩的風(fēng)力機(jī)，其效率較低。風(fēng)力發(fā)電機(jī)多采用少葉片與窄葉片的低實(shí)度比風(fēng)力機(jī)，可以較高效率高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。4、切入風(fēng)速 風(fēng)力機(jī)對額定負(fù)載開始有功率輸出時(shí)的最小風(fēng)速。  5、額定風(fēng)速 設(shè)計(jì)與制造部門給出的使機(jī)組達(dá)到規(guī)定輸出功率的最低風(fēng)速。 6、切出風(fēng)速 由于調(diào)節(jié)器作用，使風(fēng)力機(jī)對額定負(fù)載停止功率輸出時(shí)的風(fēng)速。 7、停車風(fēng)速 控制系統(tǒng)使風(fēng)

16、力機(jī)風(fēng)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)的最小風(fēng)速。   8、安全風(fēng)速 風(fēng)力機(jī)在人工或自動(dòng)保護(hù)時(shí)不致破壞的最大允許風(fēng)速。 9、額定轉(zhuǎn)速 空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，對應(yīng)于機(jī)組額定風(fēng)速時(shí)的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。 10、額定功率 空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，對應(yīng)于機(jī)組額定風(fēng)速時(shí)的輸出功率值。 11、平均風(fēng)速 相應(yīng)于有限時(shí)段，通常指二分鐘或十分鐘的平均情況。 12、年平均風(fēng)速 按照年平均的定義確定的平均風(fēng)速。通常以年平均風(fēng)速來衡量所在地區(qū)的風(fēng)能大小。13、風(fēng)能密度 不考慮風(fēng)力機(jī)械的利用系數(shù)，單位面積獲得的風(fēng)功率稱為風(fēng)能密度，并以此表征某地風(fēng)能潛力的大小W=0.5v3(W/m2)(1)推動(dòng)風(fēng)力機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的風(fēng)能功率是面積、速度、氣流動(dòng)壓的乘

17、積。Pm=Fv(0.5v2)=0.5v3F(W)(2)式中：空氣質(zhì)量密度（kg/m3）； v風(fēng)速(m/s)； F風(fēng)力機(jī)械葉輪掃掠的面積(m2)由于實(shí)際上風(fēng)力機(jī)械不可能將槳葉旋轉(zhuǎn)的風(fēng)能全部轉(zhuǎn)變?yōu)檩S的機(jī)械能，因而風(fēng)輪的實(shí)際功率應(yīng)為P=0.5v3FCP(W)(3)式中：CP風(fēng)能利用系數(shù)，即風(fēng)輪所接受風(fēng)的動(dòng)能與通過風(fēng)輪掃掠面積F全部風(fēng)的動(dòng)能比值。以水平軸風(fēng)力機(jī)械為例，理論上最大風(fēng)能利用系數(shù)為0.593左右，但再考慮到風(fēng)速變化和槳葉空氣動(dòng)力損失等因素，風(fēng)能利用系數(shù)能達(dá)到0.4就相當(dāng)高了。風(fēng)能密度有直接計(jì)算和概率計(jì)算兩種方法。近年來各國的風(fēng)能計(jì)算中，大多采用概率計(jì)算中的韋泊爾（Weibull）分布來擬合風(fēng)

18、速頻率分布方法計(jì)算風(fēng)能密度。 14、有效風(fēng)速和有效風(fēng)能密度風(fēng)力機(jī)械要根據(jù)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)況確定一個(gè)風(fēng)速來設(shè)計(jì)的，該風(fēng)速稱為“設(shè)計(jì)風(fēng)速”或“額定風(fēng)速”，它與“額定功率”相對應(yīng)。由于風(fēng)的隨機(jī)性的不穩(wěn)定，風(fēng)力機(jī)械不可能始終在額定風(fēng)速下運(yùn)行。因此風(fēng)力機(jī)械就有一個(gè)工作風(fēng)速范圍，即從切入風(fēng)速到切出速度，稱為工作風(fēng)速，即有效風(fēng)速。依此計(jì)算的風(fēng)能密度稱為有效風(fēng)能密度。根據(jù)國標(biāo)GB8974-88風(fēng)力機(jī)名詞術(shù)語的定義：起動(dòng)風(fēng)速風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪由靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng)并能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最小風(fēng)速；切入風(fēng)速風(fēng)力機(jī)對額定負(fù)載開始有功率輸出時(shí)的最小風(fēng)速；切出風(fēng)速由于調(diào)節(jié)器的作用使風(fēng)力機(jī)對額定負(fù)載停止功率輸出的風(fēng)速；工作風(fēng)速風(fēng)力機(jī)對額定負(fù)載有功率輸出的

19、風(fēng)速范圍，一般為320ms。從定義上可以看出，低于起動(dòng)風(fēng)速，風(fēng)力機(jī)不能運(yùn)行，而高于切出風(fēng)速，風(fēng)力機(jī)如繼續(xù)在高風(fēng)速下運(yùn)行，將會嚴(yán)重?fù)p壞風(fēng)力機(jī)，甚至造成人身事故，這尤其要引起人們的重視。15、風(fēng)能與風(fēng)功率一團(tuán)質(zhì)量為m的空氣以速度v運(yùn)動(dòng)，它所具有的動(dòng)能設(shè)一個(gè)垂直于風(fēng)向的平面，面積為S，單位時(shí)間通過該平面的空氣質(zhì)量m為是空氣密度   標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下=1.2928kg/m3  ，考慮到氣溫等因素本處計(jì)算取=1.2kg/m3 ，代入（1）式得到風(fēng)功率P： 可見同樣面積下風(fēng)功率的增加是按風(fēng)速增加的三次方倍增加。 空氣在1秒時(shí)間里通過單位面積的動(dòng)能也稱為“風(fēng)能密度”，在此風(fēng)能密度 “

20、風(fēng)壓”就是垂直于氣流方向的平面所受到的風(fēng)的壓力，在計(jì)算風(fēng)力機(jī)載荷時(shí)需要參考。風(fēng)壓以單位面積上的風(fēng)的動(dòng)壓來表示：可見風(fēng)壓的增加是按風(fēng)速增加的二次方倍增加。 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，把風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分為5級，按年平均風(fēng)速10 m/s、8.5 m/s、7.5 m/s、6 m/s四種風(fēng)速和特殊設(shè)計(jì)風(fēng)速一個(gè)（本處設(shè)為13 m/s），我們再增加停機(jī)風(fēng)速20 m/s和起動(dòng)風(fēng)速3 m/s共七個(gè)風(fēng)速來計(jì)算單位面積（每平方米）的風(fēng)功率與風(fēng)壓，計(jì)算所得數(shù)據(jù)填于下表： 年平均風(fēng)速的測量方法  年平均風(fēng)速就是全年逐小時(shí)風(fēng)速的平均值，測量方法為觀測高度距離地面10m，采用自動(dòng)記錄風(fēng)速儀，每秒采樣一次，連續(xù)測量10min計(jì)

21、算出平均值。以正點(diǎn)前10 min測量的風(fēng)速平均值代表這一個(gè)小時(shí)的平均風(fēng)速，年平均風(fēng)速是全年逐小時(shí)風(fēng)速的平均值。對于風(fēng)電場測量可按風(fēng)力機(jī)輪轂高度來測量平均風(fēng)速，例如距離地面50m、60m等。一般來說年平均風(fēng)速大于6m/s的地區(qū)建風(fēng)電場才可獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。4.1.4 常用葉片的翼型下面是一幅常見翼型的幾何參數(shù)圖，該翼型的中弧線是一條向上彎曲的弧線，稱這種翼型為不對稱翼型或帶彎度翼型。 當(dāng)彎度等于0時(shí)，中弧線與弦線重合，稱這種翼型為對稱翼型，下圖為一個(gè)對稱翼型。 下圖是一個(gè)性能較好的低阻翼型，是帶彎度翼型，在水平軸風(fēng)力機(jī)中應(yīng)用較多。 1、帶彎度翼型的升力與失速 下面為一個(gè)低阻翼型的氣流

22、動(dòng)力圖，翼型弦線與氣流方向的夾角（攻角）為，正常運(yùn)行時(shí)氣流附著翼型表面流過，靠近翼型上方的氣流速度比下面的氣流速度快，根據(jù)流體力學(xué)的伯努利原理，翼型受到一個(gè)上升的力Fl，當(dāng)然翼型也會受到氣流的阻力Fd。 這是正常的工作狀態(tài)，有較大的升力且阻力很小。但翼型并不是在任何情況下都能產(chǎn)生大的升力。如果攻角大到一定程度，氣體將不再附著翼型表面流過，在翼型上方氣流會發(fā)生分離，翼型前緣后方會產(chǎn)生渦流，導(dǎo)致阻力急劇上升升力下降，這種情況稱為失速。見下圖 翼型什么時(shí)候開始失速，下面是這種翼型的升力系數(shù)與阻力系數(shù)隨攻角的變化曲線參考圖，圖中綠色的是升力曲線、棕色的是阻力曲線。在曲線中可看出，攻角在11度以下時(shí)升力

23、隨增大而增大，當(dāng)攻角大于11度時(shí)進(jìn)入失速狀態(tài)，升力驟然下降，阻力大幅上升，在等于45度時(shí)升力與阻力基本相等。翼型開始失速的攻角的值稱為失速角。大多數(shù)有彎度的薄翼型與該曲線所示特性相近。在曲線圖中看出翼型在攻角為0時(shí)依然有升力，這是因?yàn)榧词构ソ菫?，翼型上方氣流速度仍比下方快，故有升力，當(dāng)攻角為一負(fù)值時(shí)，升力才為0，此時(shí)的攻角稱為零升攻角或絕對零攻角。 翼型在失速前阻力是很小的，在近似計(jì)算中可忽略不計(jì)。 當(dāng)攻角為0時(shí)，有彎度的翼型的壓力中心在翼型的中部，隨著攻角的增加（不大于失速角）壓力中心向前移動(dòng)到1/4弦長位置。 2、對稱翼型的升力與失速對稱翼型的升力與阻力等氣動(dòng)特性與有彎度翼型類似，但對稱翼型在攻角為零時(shí)升力為零，因?yàn)榇藭r(shí)翼型上面與下面氣流速度相同。下面是對稱翼型的升力系數(shù)與阻力系數(shù)隨攻角的變化曲線參考圖，圖中綠色的是升力曲線、棕色的是阻力曲線。在升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)中較多使用對稱翼型。 對稱翼型的壓力中心在不失速時(shí)在1/4弦長位置，不隨攻角變化而移動(dòng)。 比較有彎度的薄翼與對稱翼