風(fēng)機(jī)空氣動力學(xué)

1、二維空氣動力學(xué)葉片細(xì)長,展向速度遠(yuǎn)小于流向速度；二維流動ThereactingforceF:作用力升力系數(shù)、阻力系數(shù)、力矩系數(shù)均是攻角a,雷諾數(shù)Re馬赫數(shù)M的函數(shù)升力L:垂直于來流；升力系數(shù)：在a到達(dá)一定值前,升力系數(shù)隨攻角線性變化,斜率大約為2排/rad;失速后,升力系數(shù)以一個(gè)非常幾何依賴性的方式下降；阻力D:平行于來流；阻力系數(shù)在小攻角時(shí)幾乎是一個(gè)常數(shù),但是在失速后迅速增大；對于阻力系數(shù),當(dāng)雷諾數(shù)到達(dá)一定值時(shí),雷諾數(shù)對其的影響很小.升力阻力方向力矩M作用點(diǎn)1/4弦長處；力矩系數(shù)雷諾數(shù)的影響主要和翼型邊界層發(fā)生層流到湍流轉(zhuǎn)變的點(diǎn)有關(guān)；翼型的失速依賴于幾何形狀；薄翼型的前緣曲率大,比厚翼型更易

2、發(fā)生失速.如果別離發(fā)生在翼型后緣,并且隨著攻角的增加變化緩慢,這是一個(gè)平緩的失速；但是如果別離開始于翼型的前緣,整個(gè)邊界層可能隨著升力的忽然下降而同時(shí)發(fā)生別離.粘性邊界層的性質(zhì)非常復(fù)雜,和翼型的曲率、雷諾數(shù)、外表粗糙度,高速時(shí)的馬赫數(shù)都有關(guān)系.層流翼型三維空氣動力學(xué)定量的描述流體流管三維翼,展向升力分布對上游流動及當(dāng)?shù)赜堑挠绊?翼是有限長度,以翼型為截面,上下外表存在壓力差從而產(chǎn)生升力的橫梁;尾渦小攻角,無粘,Laplace方程、Kutta-Joukowski一個(gè)強(qiáng)度為的渦線代替翼型；小攻角時(shí),3維翼產(chǎn)生的升力用一系列展向的渦線模擬附著渦；尾渦模擬三維翼產(chǎn)生的渦流層.由Biot-Savart

3、定律知,自由渦在任意展向誘導(dǎo)產(chǎn)生一個(gè)向下的速度分量J-fi/加"怕cfR*Egk次第,成?后廠口Asrmaqmuhiflgandr/rtp/irx'rW.用尤tin1d創(chuàng)M.H而版"在旋轉(zhuǎn)的葉片失速后,科氏力及離心力邊界層別離中起著重要的作用；在別離的邊界層中,相對于離心力,速度和動力都比擬小,離心力式流體沿展向流向葉尖；科氏力產(chǎn)生順壓力梯度使流向葉尖的流體向尾緣偏離；科氏力和離心力改變了失速后二維翼型的數(shù)據(jù)風(fēng)力機(jī)后的渦系由于水平軸風(fēng)力機(jī)有旋轉(zhuǎn)的葉片組成,那么必然存在與線性平移翼相似的渦系.在轉(zhuǎn)子后自由渦的渦層是螺旋向的；強(qiáng)葉尖渦位于轉(zhuǎn)子尾流的邊緣,根部渦主要位于轉(zhuǎn)

4、軸的軸線上.這個(gè)渦系誘導(dǎo)產(chǎn)生了和風(fēng)方向相反的軸向速度,產(chǎn)生了和轉(zhuǎn)輪葉片旋轉(zhuǎn)方向相反的切向速度分量注意研究對象,研究對象不同,力方向不同軸向誘導(dǎo)速度、周向誘導(dǎo)速度Figure3.9Radialcutina2向turbinethawingairfoilsr.R理想風(fēng)力機(jī)的一維動量理論通過轉(zhuǎn)輪的流線轉(zhuǎn)子前后軸向速度、壓力分布轉(zhuǎn)輪阻力裝置使風(fēng)速下降velocitxrFigure4.1qfthestreamlinespatthenjforanJtheaxiidanti叩anddmirnsiTeumofr/acnjfor丁=像出(4.1)(44)來流圓環(huán)限制體,動量方程j派P.國六工W嵐lya+DLux,

5、義z)pvdA=七十5x143)周向誘導(dǎo)因子<4,11)dP=m<wrCe=2m上pinM7"(4.26)功率P,推力T軸向誘導(dǎo)速度功率系數(shù)Op,Cr=4(l-推力系數(shù)OT(423)最大功率系數(shù)0.593,貝茲極限,誘導(dǎo)因子1/3;風(fēng)力機(jī),大推力系數(shù)對應(yīng)著大軸向誘導(dǎo)因子,此時(shí)對應(yīng)著低風(fēng)速；當(dāng)軸向誘導(dǎo)因子a大于0,4時(shí),簡單動量理論不適用的原因是當(dāng)速度由外流動量轉(zhuǎn)化為尾渦時(shí)會形成渦流,導(dǎo)致在尾渦邊緣的自由剪切層不穩(wěn)定.旋轉(zhuǎn)的影響Vo到u變化過大時(shí),C.(427)(4加tan0=經(jīng)典葉素動量理論BEM在一維動量理論中,實(shí)際的轉(zhuǎn)子幾何形狀如葉片數(shù)、葉片扭角、弦分布、翼型都沒考慮

6、.在BEM模型中,對環(huán)狀限制體有以下假設(shè)：1、徑向互相獨(dú)立2、葉片對來流的力是一個(gè)常數(shù),這相當(dāng)于風(fēng)輪由無限個(gè)葉片組成.普朗特葉尖損失因子修正實(shí)際風(fēng)輪由有限個(gè)葉片組成=(嶗=2mpM(卜；的)dr.dr=47rrpl;w(-tjk內(nèi),rC=21TLpb1*小:dM=47npi熱M】u)u'dntI+ifROr匕(ii)KAZXKuthe、亡日5mjJiiuffiscliftL川虱Ukdi飛£>:七a必口helIkXinKp«cbaly.liguri*33TbMHfn/ijL.如匕吟md;TpacC-£口用.+CrGin/andC=Qiiii0-&

7、;8£*葉片實(shí)度：1%dr田Rotorplanen?r.一RotorplaneLkHUUllJEILliLiLgUl/liaJLLKinpuEimt1u卜磊豪(6周(6.9)g12)(6】3)(6.IS)dT=(6.19)(6.20)dTfpBsin*616.21)p&Ws)Ml+心心血sin力cos<b(6.22)tlM-rBpTdr.由式6.21和6.4(6.23)(6.24)4sin£0+i戊:fe1_由式6.22和6.54sin9cos01sC迭代方法求軸向誘導(dǎo)因子a、周向誘導(dǎo)因子a'1、假設(shè)a=a'=0;2、利用6.7求入流角.；3、計(jì)算當(dāng)?shù)毓ソ牵?、根據(jù)翼型空氣動力學(xué)特性曲線得到葉素的升力系數(shù)和阻力系數(shù)5、由6.126.13計(jì)算葉素的法向力系數(shù)和切向力系數(shù)6、由6.236.24計(jì)算新的a、a'7、比擬新計(jì)算的a和a'值與前一次值,如果誤差小于設(shè)定值,迭代結(jié)束；否那么繼續(xù)