修正方案：降低VAWT动态失速影响

对于垂直轴风力机，由于在风轮旋转过程中，攻角随着时间不断变化，相当于翼型在做俯仰运动，因此必然存在动态失速的影响，动态失速会引起升力和阻力的变化，其中描述动态失速的模型有多种，这里主要阐述Gormont模型（1973）。Gormont动态失速模型主要应用在低叶尖速比的情况下，这种模型是在描述直升机叶片的动态失速下发展起来的，在VAWT的应用当中，已经被多名学者所发展。这里主要讲述Massé修正方案。

1.Gormont动态失速模型

为了模拟动态失速过程中翼型的滞后响应，定义一个参考攻角αref为

求解式

求解式

式中 αg——不考虑动态失速下得到的攻角；

vR——相对速度；

式中 αg——不考虑动态失速下得到的攻角；

vR——相对速度；

——攻角对时间的导数，即

——攻角对时间的导数，即

式中 Ω——风轮的转速，r／min；

式中 Ω——风轮的转速，r／min；

NT——风轮旋转一周所划分的等份数；当大于零时，K1=1，当小于零时，K1=-0.5。

设γL，D为动态失速下求升力和阻力的参考攻角，是与马赫数Ma的有关的经验函数，则

NT——风轮旋转一周所划分的等份数；当大于零时，K1=1，当小于零时，K1=-0.5。

设γL，D为动态失速下求升力和阻力的参考攻角，是与马赫数Ma的有关的经验函数，则

式中 δ、t——翼型的厚度和弦长，对于NACA0018与S824，的值为0.18；

式中 δ、t——翼型的厚度和弦长，对于NACA0018与S824，的值为0.18；

Ma——马赫数，Ma=；

v——当地风速；(www.xing528.com)

CR——当地声速。

求出参考攻角之后可以求出动态失速状态下的升力系数和阻力系数为

Ma——马赫数，Ma=；

v——当地风速；

CR——当地声速。

求出参考攻角之后可以求出动态失速状态下的升力系数和阻力系数为

式中 ——动态失速下的升力系数和阻力系数；

式中 ——动态失速下的升力系数和阻力系数；

——静态测得的升力系数和阻力系数；

αL=0——升力为0时的攻角，对于对称翼型，它的值为零。

2.Massé修正

Gormont模型是为了估计直升机上的动态失速发展起来的，直升机的叶片很薄，而且它的攻角变化范围比较小，但是对于VAWT叶片相对直升机叶片却明显厚得多，而且其在工作过程中，翼型攻角的变化范围也很大，这就会使得用Gormont动态失速模型估计VAWT动态失速时的影响会过大，Massé修正方案能够降低在攻角较大时的动态失速的影响。

——静态测得的升力系数和阻力系数；

αL=0——升力为0时的攻角，对于对称翼型，它的值为零。

2.Massé修正

Gormont模型是为了估计直升机上的动态失速发展起来的，直升机的叶片很薄，而且它的攻角变化范围比较小，但是对于VAWT叶片相对直升机叶片却明显厚得多，而且其在工作过程中，翼型攻角的变化范围也很大，这就会使得用Gormont动态失速模型估计VAWT动态失速时的影响会过大，Massé修正方案能够降低在攻角较大时的动态失速的影响。

式中 ——经Massé修正方案修正过的升力系数和阻力系数；

AM——经验系数，对于不同的VAWT它的值是不相同的，计算过程中取值为6.0。

式中 ——经Massé修正方案修正过的升力系数和阻力系数；

AM——经验系数，对于不同的VAWT它的值是不相同的，计算过程中取值为6.0。