风力发电机空气动力学基础知识 精选PPT.ppt

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1、风力发电机空气动力学基础知识 第1页，此课件共21页哦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第2页，此课件共21页哦什么叫风？什么叫风？风风就就是是流流动动的的空空气气，一一块块薄薄平平板板放放在在流流动动的的空空气气中中会会受受到到气气流流对对它它的的作作用用力力，我我们们把把这这个个力力分分解解为为阻阻力力与升力。与升力。风力和阻力风力和阻力第3页，此课件共21页哦风力和阻力风力和阻力图中图中F是平板受到的作用力，是平板受到的作用力，FD为阻力，为阻力，FL为升力。阻力与气流方向平行，升力与气流为升力。阻力与气流方向平行，升力与气流方向垂直。

2、方向垂直。第4页，此课件共21页哦风力和阻力风力和阻力第5页，此课件共21页哦风力和阻力风力和阻力我们先分析一下平板与气流方向垂直时的情况，见上图，我们先分析一下平板与气流方向垂直时的情况，见上图，此时平板受到的阻力最大，升力为零。当平板静止时，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，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。板

3、做功。一般说来受阻力运动的平板当速度是气流速度的一般说来受阻力运动的平板当速度是气流速度的20%20%至至50%50%时时能获得较大的功率，阻力型风力机就是利用叶片受的能获得较大的功率，阻力型风力机就是利用叶片受的阻力工作的。阻力工作的。第6页，此课件共21页哦风力和阻力风力和阻力第7页，此课件共21页哦风力和阻力风力和阻力当平板与气流方向平行时，平板受到的作用力为零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）。（阻力与升力都为零）。当平板与气流方向有夹角时（见上图），气流当平板与气流方向有夹角时（见上图），气流遇到平板的向风面会转向斜下方，从而给平板一遇到平板的向风面会转

4、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形成低压区，平板两面的压差就产生了侧向作用力力F F，该力可分解为阻力，该力可分解为阻力FDFD与升力与升力FLFL。第8页，此课件共21页哦风力和阻力风力和阻力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，平板受到的阻力力FD较小；此时平板受到的作用力主要是升力较小；此时平板受到的作用力主要是升力FL第9页，此课件共21页哦风力和阻力风力和阻力飞机、风筝能够升到空中就是依靠升力，升力型风飞机、

5、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。力机就是靠叶片受到的升力工作的。第10页，此课件共21页哦翼型的升力与阻力翼型的升力与阻力翼型本是来自航空动力学的名词，是机翼剖面的形状，翼型均为翼型本是来自航空动力学的名词，是机翼剖面的形状，翼型均为流线型，风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型流线型，风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型第11页，此课件共21页哦翼型的升力与阻力翼型的升力与阻力（1）前缘、后缘）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。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）弦线、弦长连接前

6、缘与后缘的直线称为弦线；其长度称为弦长，用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。有尺寸数据都是弦长的相对值。（3）最大弯度、最大弯度位置）最大弯度、最大弯度位置中弧线在中弧线在y坐标最大值称为最大弯度，用坐标最大值称为最大弯度，用f表示，简称弯度；最大弯度点的表示，简称弯度；最大弯度点的x坐标称为最大弯度位坐标称为最大弯度位置，用置，用xf表示。表示。（4）最大厚度、最大厚度位置）最大厚度、最大厚度位置上下翼面在上下翼面在y坐标上的最大距离称为翼型的最大厚度，简称厚度，用坐标上的最大

7、距离称为翼型的最大厚度，简称厚度，用t表示；最大厚度点的表示；最大厚度点的x坐标称为最大厚度位置，用坐标称为最大厚度位置，用xt表示。表示。（6）后缘角）后缘角翼型后缘上下两弧线切线的夹角称为后缘角，用翼型后缘上下两弧线切线的夹角称为后缘角，用表示。表示。对称翼型的弯度对称翼型的弯度f为为0，t1=t2,上下上下表面对称。表面对称。（5）前缘半径）前缘半径翼型前缘为一圆弧，该圆弧半径称为前缘半径，用翼型前缘为一圆弧，该圆弧半径称为前缘半径，用r1表示。表示。第12页，此课件共21页哦翼型的升力与阻力翼型的升力与阻力第13页，此课件共21页哦翼型的升力与阻力翼型的升力与阻力民航飞机机翼的截面是常

8、用的翼型，能产生较民航飞机机翼的截面是常用的翼型，能产生较大的升力，且对气流的阻力很小，常用的飞机大的升力，且对气流的阻力很小，常用的飞机翼型上表面弯曲，下表面平直，是有弯度翼型翼型上表面弯曲，下表面平直，是有弯度翼型（不对称翼型），见图，即使叶片弦线与气流（不对称翼型），见图，即使叶片弦线与气流方向平行也会有升力产生，这是因为绕过翼型方向平行也会有升力产生，这是因为绕过翼型上方的气流速度比下方气流快许多，跟据流体上方的气流速度比下方气流快许多，跟据流体力学的伯努利原理，上方气体压强比下方小，力学的伯努利原理，上方气体压强比下方小，翼片就受到向上的升力翼片就受到向上的升力FL第14页，此课件共

9、21页哦翼型的升力与阻力翼型的升力与阻力第15页，此课件共21页哦翼型的升力与阻力翼型的升力与阻力翼型的弦线与来流方向的夹角称为攻角或迎角。翼型的弦线与来流方向的夹角称为攻角或迎角。当攻角增大时，翼型受到的升力会增大，有攻角的当攻角增大时，翼型受到的升力会增大，有攻角的翼型能受到较大的升力，在来流不变时翼型受到的翼型能受到较大的升力，在来流不变时翼型受到的升力随攻角的增大而增大，阻力虽有增加但很小，升力随攻角的增大而增大，阻力虽有增加但很小，与升力相比可忽略不计。与升力相比可忽略不计。下图是攻角为下图是攻角为12度时的气流与升力图。度时的气流与升力图。第16页，此课件共21页哦翼型的升力与阻力

10、翼型的升力与阻力第17页，此课件共21页哦翼型的升力与阻力翼型的升力与阻力第18页，此课件共21页哦翼型的升力与阻力翼型的升力与阻力有弯度翼型在攻角为某一负值时，升力为有弯度翼型在攻角为某一负值时，升力为0，称该，称该攻角为零升力攻角（零升力角）。攻角为零升力攻角（零升力角）。虽然翼型受到的升力随攻角的增大而增大，但虽然翼型受到的升力随攻角的增大而增大，但攻角增大到某个临界角度后，翼型上方气流会攻角增大到某个临界角度后，翼型上方气流会发生分离，产生涡流，升力会迅速下降，阻力发生分离，产生涡流，升力会迅速下降，阻力会急剧上升，这一现象称为失速。会急剧上升，这一现象称为失速。对于不同的翼型这个角度也不同，一般为对于不同的翼型这个角度也不同，一般为10至至15度，度，第19页，此课件共21页哦翼型的升力与阻力翼型的升力与阻力风力发电机有风力发电机有阻力型阻力型与与升力型升力型两种，两种，水平轴风力机基本都是升力型，垂直轴水平轴风力机基本都是升力型，垂直轴风力机有升力型结构也有多种阻力型结风力机有升力型结构也有多种阻力型结构构第20页，此课件共21页哦课后作业课后作业1.三人分一小组；三人分一小组；2.合作做一个风筝合作做一个风筝3.下周为课外活动课下周为课外活动课4.风筝比赛风筝比赛第21页，此课件共21页哦