下载文档原格式
风力发电机运行的空气动力学原理解析风力发电机是一种利用风能转化为电能的设备，利用空气动力学原理进行运行。
空气动力学是研究空气在物体表面流动时所产生的力学效应的学科，其中涉及到的流体力学、空气动力学和结构力学等知识领域。
本文将从风力发电机的构成和原理、空气动力学原理以及风力发电机的运行过程等方面对其运行原理进行分析和解析。
首先，风力发电机由风轮、主轴、发电机以及塔架等构成。
其中，风轮是最重要的部件，它是通过空气动力学原理将风能转换为机械能。
风轮主要由叶片、主轴承和转子组成，其中叶片是最关键的部分。
在运行过程中，当风流通过风轮的叶片时，由于叶片的形状和倾斜角度，会使得风流产生一定的压力差，从而使风轮转动。
风轮的转动通过主轴传递给发电机，由发电机将机械能转化为电能。
其次，风力发电机的运行离不开空气动力学原理的支持。
当风流通过风轮的叶片时，由于风流的高速流动和叶片的形状等因素，会在叶片上产生压力差。
根据伯努利定律，当流体速度增加时，压力就会下降，而风轮叶片的形状和倾斜角度使得上表面的流速较快，下表面的流速较慢，从而产生了压力差。
此时，风流将从高压区域流向低压区域，推动风轮转动。
这就是风力发电机利用空气动力学原理来转换风能的过程。
风力发电机使用的是无驱动翼型，即在风流作用下产生升力来推动转子转动。
翼型的选择非常关键，不同的翼型会有不同的气动性能，影响着风力发电机的效率和输出功率。
一般而言，翼型的厚度比例愈小，气动性能愈好，当然翼型的选择还要结合具体的风力工况。
在实际应用中，常用的翼型有NACA系列翼型、稳定翼型等。
最后，风力发电机的运行过程可以简单概括为：当风力达到一定速度时，风轮开始转动，这时发电机开始工作，将机械能转化为电能。
随着风力的增大，风轮的转速也会增加，进而提高了发电机的输出功率。
另外，为了保证风力发电机的安全运行，还需要考虑风轮的稳定性和抗风性能。
在强风条件下，风力发电机会自动启动风刹系统，将风轮停止旋转，以避免因风力过大导致设备损坏。
空气动力学原理
空气动力学是研究空气流动的力学学科，它涉及空气流动的形态、物理性质、温度、压强等特性及其在器件内的传播。
它是飞行器设计的基础，是军事飞行器、商业飞行器、宇宙飞船和气象飞艇的关键技术，也是其他航空器件，如风力涡轮机、涡轮机和火箭发动机等的关键技术。
空气动力学解释了空气流动的相互作用，反映了空气中的压强和温度的变化。
它涉及流体力学中的许多概念，如流体的流动、静力学、压力分布、流速、热传导和湍流等，以及空气中的湍流、紊流和涡轮流等。
空气动力学的应用非常广泛，在航空领域，它可以帮助研究人员设计更有效的飞行器，提高飞行器的性能，提供有效的抗阻能力和操纵性能。
它也可以用于研究飞行器的气动设计，改善空气动力学表现，以及飞行器发动机和空气动力学系统的设计。
空气动力学也可以用于研究其他流体，如水流、气体流动和热流等，用于研究建筑结构、汽车发动机、涡轮机和火箭发动机的流体力学。
总之，空气动力学是一门涉及空气流动的力学学科，其应用非常广泛，在航空工程、热力学、流体力学和燃料动力学等领域有着重要作用。
风力发电机空气动力学摘要：本文从风力发电机空气动力学研究意义出发，通过翼型、叶轮、风场和尾流的讲解详细阐述了风力发电机空气动力学产生的原理及研究方法，对今后系统性的研究风力发电机空气动力学研究有着重要的指导意义。
关键词：风力发电机；空气动力学；研究方法引言随着工业化的发展导致环境污染问题日益严重，保护环境是人类长期稳定发展的根本利益和基本目标之一，实现可持续发展依然是人类面临的严峻挑战。
我国也意识到环保事业的重要性，逐步开发风力发电、光伏发电等可再生资源。
其风力发电机主要的动力为风载，目前国内外风力发电量主要受到风载的影响，然风载原理即为空气动力学，因此对风力发电机空气动力学的研究极为重要。
一、风力发电机翼型1.1翼型空气动力产生原因伯努利方程：定常、忽略粘性损失的流动中，动能、压力势能、位势能之和不变；p+1/2ρv^2+ρgh=C流速高处压力低，流速低处压力高。
特点：a）最大升力系数对前缘粗糙度不敏感；b）表面清洁时，NREL翼型有着较小的表面摩擦阻力；c）失速平缓，升力系数不会出现较大的波动；DU系列二、风场和尾流2.1叶片截面翼型分布三、风场和尾流3.1风力机尾流气动特点a）尾流区域划分为近尾迹区（<3D）和远尾迹区（>3D）；b）尾流中速度亏损，湍流度增加；c）尾流区域内、外流体掺混，随着距离增加，又逐渐恢复到自由入流水平（>10D）；d ）尾流流动特征与风资源（切变、湍流）、大气稳定性、叶轮气动特性、地形等密切相关。
四、结束语在风力发电机风载利用过程中对空气动力学的了解有着重要的意义，通过以上的叙述可以使我们对风力发电机空气动力学研究及分析有着重要的理论支持，对今后风电行业的发展有着重要的指导作用。
参考文献：[1] 贺德馨. 风工程与工业空气动力学[2] Hansen M. Aerodynamics of wind turbines风力机空气动力学肖劲松译[3] Burton T. Wind energy handbook风能技术武鑫等译。
第3章风力机空气动力学3.1 概述风力机功率的产生仰赖于转子和风之间的相互作用。
如第 2 章所述，风的流动可以看做是由均匀流动和剧烈波动叠加而成。
经验表明，风力机性能（指输出功率和平均负载）的主要是由均匀流动部分产生的气动力所决定。
周期性的气动力可以由切变风、偏轴风（off-axis winds）、转子旋转和由空气紊流和动力学影响诱发的随机脉动力引起，它是疲累负载的来源，也是影响风力机峰值负载的一个因素。
这些当然很重要，但是只有熟悉了稳态运行的空气动力学才能理解。
因此,本章首先关注的是稳态运行的空气动力学现象，关于非稳态空气动力学的复杂现象将在本章结尾简要介绍。
实际设计的水平轴风力机通过桨叶将风的动能转变有用的能量。
本章提供了相关背景材料，帮助读者理解浆叶工作中动力的产生，计算优化叶形，分析已知叶型和浆叶特性的转子的空气动力学性能。
多位作者已经给出了预测风力机转子稳态性能的方法。
古典的风力机分析方法最初是由Betz和Glauert (Glauert, 1935)在20世纪30年代发展的。
随后，理论被发展并且可以使用计算机求解(see Wilson and Lissaman, 1974, Wilson et al., 1976 and de Vries, 1979)。
在所有这些方法中，结合动量理论和叶片微元理论（blade element theory）形成的带流理论，能够计算转子环形截面的工作特性。
本章将运用带流理论，通过对每个环形截面的特性值求积分或求和得到完整转子的特性。
本章首先分析了理想风力机转子，介绍相关的重要概念并阐述了风力机转子及其绕流气体的一般特性。
这些分析也适用于确定风力机的理论极限性能。
之后将介绍一般的空气动力学概念，用于评价利用浆叶产生动力相对于其他方法的优势。
本章的大部分内容详细说明古典分析方法对水平轴风力机的分析，以及一些应用实例和应用。
首先详述了动量理论和叶片微元理论的发展，以及用它计算简单、理想运行状况下的最佳叶型。
风力发电的空气动力学原理剖析风力发电是一种利用自然风力来转化能源的发电方式。
它是一种清洁、可再生的能源，对环境友好，并且具有广阔的发展前景。
为了深入了解风力发电的原理，我们需要对其空气动力学原理进行剖析。
首先，风力发电的核心设备是风力发电机组，而其中最重要的部件是风力涡轮机。
风力涡轮机通常包括三个主要部分，即风轮、轴承和发电机。
风轮是最直接与风能接触的部分，其主要功能是接收风能，并将其转化为机械能。
轴承则用于支撑和旋转风轮，确保其能够在风力作用下转动。
而发电机则负责将机械能转化为电能。
风力涡轮机的工作原理可以通过两个主要的空气动力学原理来解释，即伯努利原理和牛顿第三定律。
首先，根据伯努利原理，当风通过风轮时，会在风轮的一侧产生一个低压区域，而在另一侧产生一个高压区域。
这是由于风轮的形状和旋转引起的。
根据伯努利原理，风的速度越高，其压力就越低。
因此，风轮受到的压力差将会产生一个向轴线方向的力，从而推动风轮旋转。
这样，风轮就将风能转化为机械能。
其次，根据牛顿第三定律，当风轮受到风的作用力时，它会产生一个等大反向的反作用力。
这意味着，风轮受到的力会使整个发电机组产生一个相反方向的力，从而推动整个发电机组朝向风的方向移动。
为了使整个发电机组保持稳定，通常会设置一个朝向风的机械装置，使其能够转向并调整风轮的角度，以确保与风的方向保持一致。
除了这两个主要的空气动力学原理外，还有一些其他因素也会影响风力发电的效率，例如风速、风向、风轮的形状和尺寸等。
风速是决定风力发电效果的重要因素之一，因为风速越高，风轮受到的风力就越大，转化的能量也就越多。
同时，风向也会影响风轮的受力情况，因为只有朝向风的风轮才能最大程度地接收风能。
总的来说，风力发电是一种利用风能来转化为机械能再转化为电能的发电方式。
它借助空气动力学原理，通过风轮的旋转和风力的作用，将风能转化为机械能。
随着技术的不断发展和进步，风力发电将会扮演越来越重要的角色，为解决能源问题和保护环境做出更大的贡献。
第三空气动力学新型风力机的设计与开发技术
第一章风力机的设计基础
风力机依靠叶轮汲取风能，叶轮直接决定风力机的、重要性能指标-----风能利用系数。
叶轮性能的好坏则取决于叶轮上叶片的数量和外形设计。
现代风轮叶片的平面形状通常是接近矩形的直叶片，尖削度不大而展弦比比较大。
这样叶片的展向流动是次要的，叶片的气动特性很大程度上取决于叶片的翼剖面形状及其所处的相对位置!也即翼剖面的气动特性是研究叶片性能的关键。
研究绕翼剖面流动比较简单，易于观察、实验、理论推导与分析，同时翼剖面气动特性也是探讨复杂情况的基础。
空气动力学提供了对翼剖而作深入细致研究的理论基础，提供了丰富的翼剖面气动性能试验数据和理论计算方法!为风力机的气动研究和气动设计提供了依据。
近代风力机叶片广泛采用了机翼翼剖面!大大提高了风力机的风能利用系数。
第二节低速翼型空气动力学基础。
