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风轮的几何定义与参数

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:图5-4风轮的主要几何尺寸叶片实度σ:叶片投影面积与风轮扫风面积的比。风轮仰角η:风轮主轴与水平面的夹角,如图5-5所示。由于叶片为细长柔性体结构,在其旋转过程中,受风载荷和离心载荷的作用,叶片将发生弯曲变形,风轮锥角和仰角的主要作用是防止叶片在发生弯曲变形状态下,其叶尖部分与塔架发生碰撞。

风轮的几何定义与参数

在深入探讨升力型风轮的升力和阻力的空气动力学特性之前,对专业术语的定义如下:

(1)旋转平面:与风轮轴垂直,由叶片上距风轮轴线坐标原点等距的旋转切线构成的一组相互平行的平面。

(2)风轮直径d:风轮扫掠圆面的直径。

(3)风轮的轮毂比dh/d:风轮轮毂直径(dh)与风轮直径之比。

(4)叶片叶素:叶片在风轮任意半径r处的一个基本单元,简称为叶素。它是由r处翼型剖面延伸一小段厚度dr而形成的。

(5)叶素安装角β:在半径r处翼型剖面的弦线与旋转切向速度间的夹角,如图5-4所示。

(6)桨距角:叶尖叶素安装角也被称为桨距角。

(7)叶素倾角θ:叶素表面气流的相对速度与切向速度反方向之间的夹角,也称为入流角。

(8)叶片数B:风轮叶片的数量。

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图5-4 风轮的主要几何尺寸

(9)叶片实度σ:叶片投影面积与风轮扫风面积的比。[r,r+dr]环型单元的实度为σ(r),σ(r)=Bdr(δmax/sinβ)/(dr×2πr)。

(10)叶片长度l:叶片的有效长度,l=(D-D轮毂)/2。

(11)叶尖速比λ:λ=u/v,它是指风轮外径切向速度与风轮前的来流风速之比,也称为风轮的高速性系数。

(12)风轮锥角x:叶片与风轮旋转轴相垂直的平面的夹角,如图5-5所示。

(13)风轮仰角η:风轮主轴与水平面的夹角,如图5-5所示。

由于叶片为细长柔性体结构,在其旋转过程中,受风载荷和离心载荷的作用,叶片将发生弯曲变形,风轮锥角和仰角的主要作用是防止叶片在发生弯曲变形状态下,其叶尖部分与塔架发生碰撞。

图5-5 仰角和锥角示意图

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