風(fēng)力發(fā)電機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)第一頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五風(fēng)力機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)WindTurbineBasics第二頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五什么叫風(fēng)？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(huì)受到氣流對(duì)它的作用力，我們把這個(gè)力分解為阻力與升力。風(fēng)力和阻力第三頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五風(fēng)力和阻力圖中F是平板受到的作用力，F(xiàn)D為阻力，F(xiàn)L為升力。阻力與氣流方向平行，升力與氣流方向垂直。第四頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五風(fēng)力和阻力第五頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五風(fēng)力和阻力我們先分析一下平板與氣流方向垂直時(shí)的情況，見(jiàn)上圖，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(duì)平板做功；當(dāng)平板在阻力作用下運(yùn)動(dòng)，氣流才對(duì)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(duì)平板速度為零，則阻力為零，氣流也沒(méi)有對(duì)平板做功。一般說(shuō)來(lái)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，阻力型風(fēng)力機(jī)就是利用葉片受的阻力工作的。第六頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五風(fēng)力和阻力第七頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五風(fēng)力和阻力當(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角時(shí)（見(jiàn)上圖），氣流遇到平板的向風(fēng)面會(huì)轉(zhuǎn)向斜下方，從而給平板一個(gè)壓力，氣流繞過(guò)平板上方時(shí)在平板的下風(fēng)面會(huì)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FD與升力FL。第八頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五風(fēng)力和阻力平板與氣流方向的夾角稱(chēng)為攻角，當(dāng)攻角較小時(shí)，平板受到的阻力FD較??；此時(shí)平板受到的作用力主要是升力FL第九頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五風(fēng)力和阻力飛機(jī)、風(fēng)箏能夠升到空中就是依靠升力，升力型風(fēng)力機(jī)就是靠葉片受到的升力工作的。第十頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五翼型的升力與阻力翼型本是來(lái)自航空動(dòng)力學(xué)的名詞，是機(jī)翼剖面的形狀，翼型均為流線型，風(fēng)力機(jī)的葉片都是采用機(jī)翼或類(lèi)似機(jī)翼的翼型第十一頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五翼型的升力與阻力（1）前緣、后緣

翼型中弧線的最前點(diǎn)稱(chēng)為翼型的前緣，最后點(diǎn)稱(chēng)為翼型的后緣。（2）弦線、弦長(zhǎng)

連接前緣與后緣的直線稱(chēng)為弦線；其長(zhǎng)度稱(chēng)為弦長(zhǎng)，用c表示。弦長(zhǎng)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(zhǎng)的相對(duì)值。（3）最大彎度、最大彎度位置

中弧線在y坐標(biāo)最大值稱(chēng)為最大彎度，用f表示，簡(jiǎn)稱(chēng)彎度；最大彎度點(diǎn)的x坐標(biāo)稱(chēng)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(chēng)為翼型的最大厚度，簡(jiǎn)稱(chēng)厚度，用t表示；最大厚度點(diǎn)的x坐標(biāo)稱(chēng)為最大厚度位置，用xt表示。

（6）后緣角

翼型后緣上下兩弧線切線的夾角稱(chēng)為后緣角，用τ表示。

對(duì)稱(chēng)翼型的彎度f(wàn)為0，t1=t2,上下表面對(duì)稱(chēng)。（5）前緣半徑

翼型前緣為一圓弧，該圓弧半徑稱(chēng)為前緣半徑，用r1表示。第十二頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五翼型的升力與阻力第十三頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五翼型的升力與阻力民航飛機(jī)機(jī)翼的截面是常用的翼型，能產(chǎn)生較大的升力，且對(duì)氣流的阻力很小，常用的飛機(jī)翼型上表面彎曲，下表面平直，是有彎度翼型（不對(duì)稱(chēng)翼型），見(jiàn)圖，即使葉片弦線與氣流方向平行也會(huì)有升力產(chǎn)生，這是因?yàn)槔@過(guò)翼型上方的氣流速度比下方氣流快許多，跟據(jù)流體力學(xué)的伯努利原理，上方氣體壓強(qiáng)比下方小，翼片就受到向上的升力FL第十四頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五翼型的升力與阻力第十五頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五翼型的升力與阻力翼型的弦線與來(lái)流方向的夾角稱(chēng)為攻角或迎角。當(dāng)攻角增大時(shí)，翼型受到的升力會(huì)增大，有攻角的翼型能受到較大的升力，在來(lái)流不變時(shí)翼型受到的升力隨攻角的增大而增大，阻力雖有增加但很小，與升力相比可忽略不計(jì)。下圖是攻角為12度時(shí)的氣流與升力圖。第十六頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五翼型的升力與阻力第十七頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五翼型的升力與阻力第十八頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五翼型的升力與阻力有彎度翼型在攻角為某一負(fù)值時(shí)，升力為0，稱(chēng)該攻角為零升力攻角（零升力角）。雖然翼型受到的升力隨攻角的增大而增大，但攻角增大到某個(gè)臨界角度后，翼型上方氣流會(huì)發(fā)生分離，產(chǎn)生渦流，升力會(huì)迅速下降，阻力會(huì)急劇上升，這一現(xiàn)象稱(chēng)為失速。對(duì)于不同的翼型這個(gè)角度也不同，一般為10至15度，第十九頁(yè)，共二十一頁(yè)，編輯于2023年，星期五翼型的升力與阻力風(fēng)力發(fā)電機(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)有升力