叶素-动量理论解析与应用

要计算作用在风轮上的力和力矩，必须计算风轮旋转面上的轴向诱导因子a和切向诱导因子a′。由动量理论得到式（5-41）和式（5-44），由叶素理论得到式（5-56）和式（5-57）。

由式（5-41）和式（5-56）可得到

其中

式中 σ——叶轮的局部实度，是叶轮r处dr微圆环与当地叶轮扫掠面积的比。

由v0、vx0和vy0的速度三角形，以及式（5-49）和式（5-50）可以得到

其中

式中 σ——叶轮的局部实度，是叶轮r处dr微圆环与当地叶轮扫掠面积的比。

由v0、vx0和vy0的速度三角形，以及式（5-49）和式（5-50）可以得到

和

和

式（5-60）和式（5-61）就是叶素动量理论获取的结果。要获得轴向诱导因子a和切向诱导因子a′，需要反复迭代计算。

（1）对轴向诱导因子a和切向诱导因子a′进行初始化，通常取a=a′=0。

（2）通过式（5-52）计算入流角θ。

（3）通过式（5-53）计算攻角α。

（4）从翼型数据表，获得升力系数CL（α）和阻力系数CD（α）。

（5）通过式（5-54）和式（5-55）计算CN和CT。(www.xing528.com)

（6）通过式（5-60）和式（5-61）计算出轴向诱导因子a和切向诱导因子a′。

从第（2）步到第（6）步反复计算，直到轴向诱导因子a和切向诱导因子a′的误差小于允许值。

（7）计算叶片上各部分的局部载荷。

上述过程完成后，可以根据获得的局部轴向力和局部扭矩，利用数值积分的方法计算叶片的机械功率、推力和叶片根部的弯矩等叶片整体力学参数。

式（5-60）和式（5-61）就是叶素动量理论获取的结果。要获得轴向诱导因子a和切向诱导因子a′，需要反复迭代计算。

（1）对轴向诱导因子a和切向诱导因子a′进行初始化，通常取a=a′=0。

（2）通过式（5-52）计算入流角θ。

（3）通过式（5-53）计算攻角α。

（4）从翼型数据表，获得升力系数CL（α）和阻力系数CD（α）。

（5）通过式（5-54）和式（5-55）计算CN和CT。

（6）通过式（5-60）和式（5-61）计算出轴向诱导因子a和切向诱导因子a′。

从第（2）步到第（6）步反复计算，直到轴向诱导因子a和切向诱导因子a′的误差小于允许值。

（7）计算叶片上各部分的局部载荷。

上述过程完成后，可以根据获得的局部轴向力和局部扭矩，利用数值积分的方法计算叶片的机械功率、推力和叶片根部的弯矩等叶片整体力学参数。