風空氣動力學(xué)參考(衛(wèi)運鋼2014風動班)

實用文案第一章1、風力機組按葉片獲取風能的工作原理，可分為 ( )與( )等。2、風速隨著距地面高度變化的曲線稱為 ( )，該曲線常用指數(shù)公式描述為( )，其中指數(shù)在旺盛湍流時常取為 ( )。3、風速在時間上的變化規(guī)律一般統(tǒng)計為 ( )形式，在風力愈大的地區(qū)，該分布曲線愈()，其峰值會()，這表明風力大的地區(qū)，大風速所占比例()。4、統(tǒng)計研究表明，平均風速的時間間隔取為()較為穩(wěn)定。我國采用的平均風速時間間隔為()。5、海上風與陸地風相比，具有“兩高兩低”的特點，即()、()及()、()等。6、()和()是確定風況的兩個重要參數(shù)；風力發(fā)電機組最重要的參數(shù)是()和()；標志電能質(zhì)量的兩個基本指標是()和()。7、風力發(fā)電機開始發(fā)電時，輪轂高度處的最低風速稱為()；風力發(fā)電機達到額定功率輸出時的風速稱為()；風力發(fā)電機組正常運行時的最大風速稱為()；風電機組結(jié)構(gòu)所能承受的最大設(shè)計風速稱為()。8、現(xiàn)階段我國使用的風電機組出口電壓大多為()V或()V。9、盛行風向基本不變的風電場，常采用()布局；海上風電場還可以采用()布局;盛行風向變化的風電場，常采用()布局，要求機組間隔為()倍的風輪直徑。10、不可壓縮流體是指不考慮()的流體，理想氣體是指()的流體，完全氣體是指()的氣體。11、完全氣體的基本狀態(tài)參數(shù)方程為()。對于風來說，其密度可具體表示為()。注：公式中的壓強單位為kPa。12、我國國家標準規(guī)定的標準大氣是指：海平面上，氣壓為()、溫度為()、標準實用文案風的密度為( )。13、某地風的密度為 ，平均風速為 v1，則風壓為 ( )，風的功率密度為( )。14、若風的壓力為 101kPa，溫度為 15℃，則其壓縮性系數(shù)為 ( )，膨脹性系數(shù)為( )。15、流體的運動粘度 與動力粘度 的關(guān)系為( )。通過所說的流體粘度是指 ( )，液壓油、潤滑油等采用 ( )對應(yīng)其牌號，如 32號液壓油等。16、關(guān)于粘度與溫度的關(guān)系，正確的是 ( )A、液體粘度隨溫度升高而增大 B、氣體粘度隨溫度升高而增大C、液體粘度與溫度無關(guān) D、氣體粘度隨溫度升高而降低17、流體力學(xué)三種力學(xué)模型分別是連續(xù)性介質(zhì)模型、 ( )及( )等。其中，連續(xù)性介質(zhì)模型的意義在于 ( )。第二章1、描述流體運動的方法主要有 ( )和( )。其中，控制體是( )法的研究對象，它是指 ( )。2、描述流體運動的拉格朗日法著眼于 ( )，歐拉法著眼于 ( )。我們研究“空氣動力學(xué)”采用的是 ( )。3、關(guān)于流管及流線，不正確的是 ( )A、除奇點、駐點及相切點外，流線不能相交 B、流管內(nèi)的流體不會穿出流管C、流管的粗細不會發(fā)生變化 D、流管內(nèi)的表面由流線構(gòu)成標準實用文案注：名詞解釋——流線與渦線、名詞解釋：有效截面5、流體流動所遵循三個基本定律分別是()、()及()。其中，連續(xù)性方程是()在流體力學(xué)中的應(yīng)用，伯努利方程()在流體力學(xué)中的應(yīng)用，動量方程是()在流體力學(xué)中的應(yīng)用。6、應(yīng)用伯努利方程時，兩有效截面間()A、必須是急變流B、可以出現(xiàn)急變流C、必須是緩變流D、必須是均勻流7、根據(jù)Froude-Rankin定理，風力機葉輪處的風速v與其上游風速v1及下游風速v2的關(guān)系是()。8、根據(jù)Betz理論，風力機從自然風中一次所獲取的能量是有限的，其極限值是()，取該極限值時的軸向誘導(dǎo)因子a=()。此時，葉輪處風速v與上游風速v1的關(guān)系是()，下游風速v2與上游風速v1的關(guān)系是()。9、Betz理論中，風能利用系數(shù)cp的表達式為()，推力系數(shù)cT的表達式為()，轉(zhuǎn)矩系數(shù)cM與風能利用系數(shù)cp間的關(guān)系是()。10、風力機葉片的能量損失除余速損失外，主要有()、()及()等。11、風力機側(cè)的全效率等于風能利用系數(shù)、傳動效率(含齒輪箱效率)、發(fā)電系統(tǒng)效率及升壓變流效率()。12、風力機的Glauert理論考慮了風的()，所得到的風能利用系數(shù)表達式為()；Wilson理論則進一步考慮了()，所得的風能利用系數(shù)更精確些。13、名詞解釋：軸向誘導(dǎo)因子a、切向誘導(dǎo)因子a。(1)軸向誘導(dǎo)因子a：由于風力機葉輪接受風能旋轉(zhuǎn)所引起的葉輪處軸向風速的變化率(減少)，即av1vv1。(2)切向誘導(dǎo)因子a：由于風力機葉輪接受風能旋轉(zhuǎn)所引起的葉輪周向風速的變化率(增加)，即aur。r14、風繞流風力機的葉片翼型時，其雷諾數(shù)表達式為()，雷諾數(shù)的物理意義是( )。15、根據(jù)動量理論，風力機葉片入流角 ( )。標準實用文案第三章1、流體微團的運動形式有()、()、()和()。其中，()的運動稱為有旋運動。2、斯托克斯定理給出了()與()間的等量關(guān)系；湯姆遜定理指出旋渦具有()的性質(zhì)；亥姆霍茲第一定理的表達式可寫作()。3、在正攻角繞流翼型時，其啟動渦是沿來流風速的()方向，而附著渦是沿來流風速的()方向，且兩渦的渦通量()，符合()定理。4、()、()和()三種基本的流動疊加，可以得到理想不可壓縮空氣繞物型的有升力流動。5、庫塔-儒可夫斯基升力公式是()，方向是()。6、關(guān)于邊界層的說法，不正確的是()、邊界層的厚度順著氣流的方向逐漸增加、邊界層內(nèi)的氣流速度在壁面處為零C、所謂邊界層是指貼壁處速度變化很大的薄層、邊界層內(nèi)的氣流處于無旋狀態(tài)注：名詞解釋——速度邊界層、以氣流繞流翼型為例，解釋邊界層分離現(xiàn)象，并指出分離原因。粘性流體繞流翼型時，在順壓區(qū)段，氣流降壓加速，不會發(fā)生邊界層分離；但在逆壓區(qū)段，由于氣流降速增壓，速度逐漸減少，加之粘性的阻滯作用，在翼型某位置處，流速降為零，之后在逆壓作用，邊界層將從脫離翼型， 形成與主流相反的回流， 這種現(xiàn)象就稱為邊界層分離。因此，邊界層分離的兩個必要條件為： (1)處于逆壓區(qū)段；(2)流體粘性的阻滯作用。8、卡門渦街是 ( )的旋渦組合。A、對稱產(chǎn)生且旋轉(zhuǎn)方向相同 B、交替產(chǎn)生且旋轉(zhuǎn)方向相同C、對稱產(chǎn)生且旋轉(zhuǎn)方向相反D、交替產(chǎn)生且旋轉(zhuǎn)方向相反注：名詞解釋——卡門渦街9、美國塔科瑪峽谷上的懸索橋1940年由于風吹墜毀，其根本原因是()。10、風力機的翼型通常具有()流型，這種物型將使流經(jīng)物面壓強升高區(qū)的所謂()小些，從而推遲邊界層分離。11、實際流體繞流翼型時，隨著攻角的增加，繞流的尾跡區(qū)將()。12、風力機葉片的入流角與攻角、槳距角的關(guān)系是()。13、請圖示給出風力機葉輪某半徑處翼型的速度三角型及受力分析(連同翼型一起做出)。標準實用文案注：名詞解釋——攻角、臨界攻角、槳距角、入流角14、翼型的厚度或彎度增加，將使其繞流的升力系數(shù) ( )、阻力系數(shù)( )，升阻比( )。15、翼型說明：NACA2412 、NACA23012 、NACA65-212 等。、何謂風力機實度，并指出其主要影響。17、請示意性做出某翼型的埃菲爾極曲線，并標明 clmax、cdmin及 max等。注：埃菲爾極曲線——繞流翼型的埃菲爾極曲線是指在不同的 ( )下( )與( )的關(guān)系曲線。、名詞解釋：幾何弦、氣動弦、壓力中心、寫出Lilenthal氣動系數(shù)的表達式。20、繞流翼型的升力系數(shù)與哪些因素有關(guān):()A、僅與翼型B、僅與攻角C、與翼弦與攻角D、與翼型與攻角21、繞流翼型時的失速是指()A、風失去速度B、繞流風速太快C、攻角大于臨界攻角時的狀態(tài)D、攻角小于臨界攻角時的狀態(tài)注：名詞解釋——繞流失速21、繞流風力機葉輪某葉素時的升力可表示為 ( )，阻力可表示為 ( )。注：(1)名詞解釋——繞流升力與阻力解釋繞流翼型升力產(chǎn)生的原因。22、非對稱翼型的零升攻角是()A、一個小的正攻角B、一個小的負攻角C、臨界攻角D、繞流阻力為零的攻角23、關(guān)于升阻比，正確的是()、在最大升力系數(shù)時阻力系數(shù)一定最小B、最大升阻比時達到失速攻角C、某翼型的最大升阻比隨攻角改變而改變、翼型設(shè)計時，應(yīng)使其升阻比達到最大24、對于薄翼型，失速之前的升力系數(shù)cl與攻角的關(guān)系式為()。25、不同翼型，在相同的攻角下其升力系數(shù)也不同。相比較而言，平凸翼型升力系數(shù)()，對稱翼型的升力系數(shù)()，雙凸翼型的升力系數(shù)()。、解釋相比于阻力型風力機，升力型風力機獲取風能更多的原因。(1)阻力型風力機：wv1uv1(1)，其中，葉尖速比1，因此對于阻力型葉輪翼型的來流速度w一定小于風速v1，則獲取的風能PuFu將更小。(2)升力型風力機：wu2v12v112，其中，葉尖速比0，因此對于升力型葉輪翼型的來流速度w一定大于風速v1，則獲取的風能PuFu將會更大些。、解釋旋轉(zhuǎn)風杯式風輪不能用于風力發(fā)電，而常用于測量風速的原因。標準實用文案、風力機葉片從葉根到葉尖，其弦長及扭角如何變化？并解釋原因。第四章1、軸向誘導(dǎo)因子a和切向誘導(dǎo)因子a的關(guān)系可寫作()。2、風力機翼型優(yōu)化設(shè)計，即取風能利用系數(shù)最大時，軸向誘導(dǎo)因子a和切向誘導(dǎo)因子a的關(guān)系是()。注：優(yōu)化設(shè)計風力機翼型時，13a中如何獲得的？a14a3、風能利用系數(shù)cp和轉(zhuǎn)矩系數(shù)cM的關(guān)系是()。進一步可知，cM最大時，cp()最大。4、根據(jù)風力機的葉素-動量理論，試指出對于已運行的風力機，如何求得其軸向誘導(dǎo)因子a和切向誘導(dǎo)因子a。已知：arcn，arct；要求：寫出主要公式。1a4sin21a4sincos采用迭代法求得a和a：(1)假設(shè)aa0；(2)求入流角：((1a)v1)或(ar)；arctga)arctgav1(1r(3)求運行攻角：；(槳距角已知)；(4)利用翼型cl、cd曲線，獲得升力系數(shù)cl和阻力系數(shù)cd；(5)計算lilenthal氣動系數(shù)：cnclcoscdsin；ctclsincdcos；(6)將上述已知量代入所給公式arcn，arct，其中，r稱為a4sin21a4sin1cos局部實度：Zc。因此，可分別求得a和a。rr2(7)考察所得a和a的值與假設(shè)對照，不同，則使新求得的a和a，重復(fù)(2)~(6)步驟，直到新求得的a和a與假設(shè)符合精度要求為止。5、示意性作出某風速下風力機的cp、cM及cs曲線，并獲取不同風速下的cpmax曲線。6、結(jié)合風力機性能曲線cp、cM及cs，簡述隨著槳距角增大，風力機的cpmax標準實用文案及cMmax如何變化？記啟動力矩如何變化？ cs如何變化？空載葉尖速比又如何變化？、簡述變槳調(diào)節(jié)的主要作用。、示意性畫出風力機的控制策略曲線。第五章1、風力機葉片的主體材料目前常用()及()等；葉片葉根處的翼型具有()、()及()等特點。2、風力機載荷根據(jù)其來源可分為()、()、()及()等。3、風力機載荷引起的振動按作用效果可分為()、()，甚至是()、()及()等。、名詞解釋：塔影效應(yīng)指當風力機葉輪葉片經(jīng)過塔架時， 對葉片身及塔架產(chǎn)生的周期性不利影響， 如繞流塔架的氣流對葉片(上風向風力機 )將產(chǎn)生前擾，影響工作穩(wěn)定性；對塔架而言，葉片每經(jīng)過一次，作用在其上的氣動力會突減一次，將產(chǎn)生周期性載荷及振動等。5、風力機所受載荷引起的低倍頻相對于高倍頻而對振動的影響 ( )，特別是發(fā)生( )時更明顯。6、示意性畫出風力機機艙 -塔架系統(tǒng)的坎貝爾圖，簡述其構(gòu)成與主要作用。第六章1、在保證相同翼型、葉片數(shù)及葉片材料等的情況下， 若兩風力機葉輪 ( )、( )及( )，則認為兩風力機相似，可以進行相似變換。2、在幾何相似、運動相似的前提下，如果保證兩風力機 ( )及( )相等，則兩標準實用文案風力機動力一定相似。3、相似理論應(yīng)用于風力機時，要特別考察其葉片縮放對性能參數(shù)的影響，如兩風力機相似，其功率P與葉片半徑R的關(guān)系為(P2(R2)2)；轉(zhuǎn)矩M與葉片半徑R的關(guān)系為P1R1(M2R2)3)；推力S與葉片半徑S2R2)2)；轉(zhuǎn)速與葉片半徑RM1(R的關(guān)系為((R1S1R1的關(guān)系為(2R1)；重力G與葉片半徑R的關(guān)系為(G2(R2)3)；離心力C與葉片1R2G1R1半徑R的關(guān)系為(C2(R2)2)；重力產(chǎn)生的應(yīng)力G與葉片半徑R的關(guān)系為C1R1(G2R2)；離心力產(chǎn)生的應(yīng)力C與葉片半徑R的關(guān)系為(C21)；氣動力產(chǎn)生的G1R1C1應(yīng)力F與葉片半徑R的關(guān)系為(F21)等。F14、根據(jù)相似理論，一臺無共振的風力機，按相似準則變換設(shè)計后，()共振。5、根據(jù)相似理論，風力機相似變換后，振動阻尼系數(shù)與葉輪的直徑()。6、進行風力機相理論應(yīng)用時，要特別注意()的影響及()的影響。計算示例1、一水平軸風電機組在風速為 v1時輸出功率為 P。該風電機組的機側(cè)全效率為 ，當風力機風輪轉(zhuǎn)速為 n時，求其風輪直徑和葉尖速比。已知使用條件下的平均風壓取為 p，平均風溫取為t。解：(1)根據(jù)機側(cè)全效率求風功率：PrP利用風功率公式求風輪掃掠面積：標準A

實用文案P1 v132其中，風密度 可根據(jù)克拉柏隆方程求得，即p3.485T風輪直徑為：D

4A利用葉尖速比公式可得：RRnv1 30v12、一風輪直徑為d的水平軸風電機組，風速v1時的額定功率為P。當該風電機組傳動效率為d，發(fā)電機效率為g，升壓變流等效率為t，求該風電機組的風能利用系數(shù)。已知使用條件下的平均風壓取為 p，平均風溫取為 t。解：(1)獲得風功率：1Av132其中，風密度 可根據(jù)克拉柏隆方程求得，即3.485

pT獲得風電機組的機側(cè)全效率：PrP利用全效率求風能利用系數(shù)：cpmetcpmet3、一個Z葉片的水平軸風力機，其風輪某葉素翼型弦長c，升力系數(shù)為cl，升阻比為。若葉素翼型的平均來流速度取w，試求此葉素單位長度翼型上所產(chǎn)生的速度環(huán)量及翼型所受到的氣動合力F。(風的密度取為)解：(1)利用升力公式求葉素單位長度翼型升力：12NFlZ2clwc根據(jù)庫塔-儒可夫斯基升力公式可得速度環(huán)量：FlwFlm2/sw利用升阻比求葉素單位長