能量轉(zhuǎn)換和傳輸理論

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1、風(fēng)力發(fā)電原理新能源學(xué)院關(guān)新1第3章能量轉(zhuǎn)換和傳輸理論3.1風(fēng)能捕獲理論23.1風(fēng)能捕獲理論流體力學(xué)的基本方程復(fù)習(xí)：風(fēng)能、風(fēng)功率、風(fēng)功率密度不可壓縮流體所謂可壓縮性是指在壓力作用下，流體的體積會發(fā)生變化。通常情況下，液體在壓力作用下體積變化很小。對于宏觀的研究，這種變化可以忽略不計。這種在壓力作用下體積變化可以忽略的流體稱為不可壓縮流體。2021/9/1533.1風(fēng)能捕獲理論流體力學(xué)的基本方程流體黏性流體運動時，如果相鄰兩層流體的運動速度不同，在它們的界面上會產(chǎn)生切應(yīng)力。速度快的流層對速度慢的流層產(chǎn)生拖動力，速度慢的流層對速度快的流層產(chǎn)生阻力。這個切應(yīng)力叫做流體的內(nèi)摩擦力，或

2、黏性切應(yīng)力2021/9/1543.1風(fēng)能捕獲理論流體力學(xué)的基本方程阻力在流動空氣中的物體都會受到相對于空氣運動所受的逆物體運動方向或沿空氣來流速度方向的氣體動力的分力，這個力稱為流動阻力。2021/9/1553.1風(fēng)能捕獲理論流體力學(xué)的基本方程層流與湍流層流流動是指流體微團（質(zhì)點）互不摻混、運動軌跡有條不紊地流動形態(tài)。湍流流動是指流體的微團（質(zhì)點）做不規(guī)則運動、互相混摻、軌跡曲折混亂的形態(tài)。2021/9/1563.1風(fēng)能捕獲理論流體力學(xué)的基本方程雷諾數(shù)式中，為雷諾數(shù)；為流動速度，m/s；為與流動有關(guān)的長度，m；為動力黏性系數(shù)，N·s/m2；為密度，kg/m3；為運動黏性系數(shù)

3、，m2/s2021/9/1573.1風(fēng)能捕獲理論流體力學(xué)的基本方程邊界層邊界層是流體高雷諾數(shù)流過壁面時，在緊貼壁面的黏性力不可忽略的流動薄層，又稱為流動邊界層或附面層2021/9/1583.1風(fēng)能捕獲理論流體力學(xué)的基本方程伯努利方程式中，為流體的密度；v為流體的速度；p為流體壓力；g為重力加速度；z為流體在流動過程中高度。伯努利方程是流體的機械能守恒方程。2021/9/1593.1風(fēng)能捕獲理論流體力學(xué)的基本方程升力放在氣流中的翼型，前緣對著氣流向上斜放的平板以及在氣流中旋轉(zhuǎn)的圓柱或圓球（例如高爾夫球）都會有一個垂直于氣流運動方向的力，這個力稱為升力2021/9/15103.

4、1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型貝茲理論的建立如下假定風(fēng)輪葉片無限多，是一個圓盤，軸向力沿圓盤均勻分布且圓盤上沒有摩擦力氣流是不可壓縮的且是水平均勻定常流，風(fēng)輪尾流不旋轉(zhuǎn)風(fēng)輪前后遠方氣流靜壓相等這時的風(fēng)輪稱為“理想風(fēng)輪”。2021/9/15113.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型貝茲理論2021/9/15123.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型貝茲理論質(zhì)量守恒歐拉定理（動量定理）風(fēng)輪吸收額功率為動能定理2021/9/15133.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型貝茲理論能量守恒2021/9/15143.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型貝茲理論求P的最大值當(dāng)則2021

5、/9/15153.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型貝茲理論理論最大效率（理論風(fēng)能利用系數(shù)）風(fēng)力機實際吸收的有用功率為2021/9/15163.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型經(jīng)典理論渦流理論忽略葉片翼型阻力和葉梢損失的影響。忽略有限葉片數(shù)對氣流的周期性影響。葉片各個徑向環(huán)斷面之間相互獨立。2021/9/15173.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型經(jīng)典理論渦流理論2021/9/15183.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型經(jīng)典理論渦流理論中心渦。集中在輪轂轉(zhuǎn)軸上。附著渦。每個葉片的邊界渦。螺旋渦（自由渦）。每個葉片尖部形成的螺旋渦風(fēng)輪半徑r處的切向速度為2021/9/1

6、5193.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型經(jīng)典理論葉素理論1889年，RichardFroude提出葉素理論作用：從葉素附近流動來分析葉片上的受力和功能交換葉素：風(fēng)輪葉片在風(fēng)輪任意半徑r處的一個基本單元，它是由r處翼型剖面延伸一小段厚度dr而形成2021/9/15203.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型經(jīng)典理論葉素理論2021/9/15213.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型經(jīng)典理論葉素理論假設(shè)葉片分割成無限多個葉素，每個葉素厚度無限小，葉素為二元翼型葉素都是獨立，之間不存在相互作用，通過各葉素氣流不相互干擾忽略葉片長度的影響2021/9/15223.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)

7、力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型經(jīng)典理論葉素理論葉素剖面和氣流角、受力關(guān)系2021/9/15233.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型經(jīng)典理論葉素理論：葉素剖面和氣流角、受力關(guān)系升力阻力合速度2021/9/15243.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型經(jīng)典理論葉素理論：葉素剖面和氣流角、受力關(guān)系進一步計算的其中2021/9/15253.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型經(jīng)典理論葉素理論：葉素剖面和氣流角、受力關(guān)系周推力轉(zhuǎn)矩2021/9/15263.1風(fēng)能捕獲理論風(fēng)力機的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型經(jīng)典理論葉素理論：葉素剖面和氣流角、受力關(guān)系周推