叶片的空气动力学基础
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风电基础知识培训风机叶片结构风电作为一种清洁能源,近年来迅猛发展。
而风机叶片作为风力发电的核心组成部分之一,其结构设计和材料选择直接关系到风机的性能和寿命。
本文将介绍风机叶片的结构和相关知识。
一、风机叶片的概述风机叶片是将风能转化为机械能的重要部件,其主要作用是捕捉风能,并将风能转化为旋转能量,驱动发电机发电。
叶片的设计和制造直接影响了风机的效率和稳定性。
二、风机叶片的构造1. 叶片型号风机叶片通常采用空气动力学原理设计,常见的叶片型号有直线型、扭曲型、三维型等。
在选择叶片型号时,需要考虑风机所处的环境、风力特点以及预期的发电效率。
2. 叶片材料常见的叶片材料有玻璃钢和碳纤维复合材料。
玻璃钢叶片具有成本低、易加工等优点,但其强度和刚度相对较低;碳纤维复合材料叶片具有优良的机械性能,但成本较高。
选择合适的叶片材料需要综合考虑经济性和可靠性。
3. 叶片结构叶片一般由根部、腹板、翼尖和翼面等部分组成。
根部是叶片与风机轴连接的部位,需要具备足够的强度和刚度。
腹板是叶片最宽的部分,承担风压的主要作用。
翼尖则是叶片的末端部位,其形状和角度对风机的性能有直接影响。
叶片的翼面则通过空气动力学原理,利用不同的曲率和厚度分布实现对风能的捕捉和转化。
三、风机叶片的设计原则1. 力学强度风机叶片需要经受来自风力的巨大压力和外力的作用,因此在叶片设计过程中,需要考虑强度和刚度,以确保叶片能够承受外界的力量而不发生破坏。
2. 空气动力性能叶片的空气动力性能直接关系到风机发电效率。
在叶片设计过程中,需要采用合理的空气动力学曲线,以最大程度地捕捉和利用风能。
3. 质量和成本在选择叶片材料和结构设计时,需要兼顾质量和成本的平衡。
选择合适的材料和合理的结构设计,既可以确保叶片的强度和刚度,又可以降低生产成本。
四、风机叶片的制造工艺1. 叶片模具制造叶片模具是制造风机叶片的关键步骤之一。
叶片模具需要经过精确的设计和制造,以确保叶片的尺寸和形状符合设计要求。
风力发电机组噪音控制与叶片空气动力学优化风力发电机组在可再生能源领域扮演着重要角色,但其噪音问题一直是发展中的难点。
噪音不仅会对周边环境和人类健康造成负面影响,还可能限制风电场的建设及运营。
因此,探索如何有效降低风力发电机组的噪音,同时进一步优化叶片的空气动力学特性,成为了当前研究的焦点之一。
一、噪音对风力发电机组的影响风力发电机组的噪音主要来源于空气动力学机制和机械运转。
其中,空气动力学机制是噪音的主要来源,特别是叶片与空气之间的相互作用。
当风力通过叶片时,叶片表面的不规则性会导致气流的扰动,进而产生噪音。
此外,风力发电机组的机械部件也会产生运转噪音,如齿轮传动和电机振动。
这些噪音会通过空气传播,对周边环境产生影响。
为了有效降低风力发电机组的噪音,需要综合考虑以下几个方面:1. 叶片空气动力学优化叶片是风力发电机组中最关键的部件之一。
优化叶片的空气动力学特性,可以降低噪音产生的概率。
例如,通过减小叶片的表面不平整度,改善叶片的气动性能,可以减少气流扰动,从而减少噪音产生。
此外,叶片的形状和尺寸也会对噪音产生影响。
采用合适的叶片曲线以及适当的扭曲角度,可以降低噪音的产生。
同时,考虑在叶片表面覆盖吸声材料,也是一种有效的降噪方法。
2. 风力发电机组布局优化风力发电机组的布局也会对噪音产生影响。
合理布置风机之间的间距和相对位置,可以减少相邻风机叶片之间的相互干扰,从而降低噪音的产生。
此外,选择合适的机位和风向角度,也可以降低噪音对周边环境的传播。
3. 噪音控制技术除了优化风力发电机组结构和布局,采用先进的噪音控制技术也是降低噪音的有效手段。
例如,采用主动噪音控制技术,通过反馈和控制系统,实时调整风力发电机组的运行状态,以减少噪音的产生。
此外,也可以考虑采用隔声罩等辅助设备,将噪音限制在发电机组内部,减少对外部环境的影响。
二、叶片空气动力学优化叶片的空气动力学特性对风力发电机组的性能和噪音都有很大影响。
风力发电叶片转动原理风力发电是一种利用风能将其转化为电能的可再生能源技术。
而风力发电的核心部件就是叶片。
叶片的转动是风力发电机能够产生电能的基础,下面我们将详细介绍风力发电叶片转动的原理。
一、叶片的结构与材料风力发电叶片通常由复合材料制成,如玻璃纤维和碳纤维混合而成的复合材料。
这种材料具有轻质、高强度和耐腐蚀等优点,可以满足叶片在风中长时间运行的需求。
叶片的结构通常呈现出空气动力学的形状,即前缘较厚,后缘较薄。
这种设计可以减小空气的阻力,提高风力发电机的效率。
叶片的形状也是根据复杂的气流条件进行优化设计的,以便更好地适应不同风速和风向的工作环境。
二、叶片的转动原理当风吹过叶片时,由于气流的作用,叶片上下表面的压力分布不均。
根据伯努利定律,气流在叶片的上表面流速较快,压力较低,而在下表面流速较慢,压力较高。
这就产生了一个向上的升力,使得叶片受到一个向上的力,从而开始转动。
由于叶片的扭转结构,即叶片的根部较硬,逐渐向叶片的末端变软,使得叶片在风中受到的力不断改变方向。
这种扭转结构能够使得叶片在不同风速下都能够保持较高的效率。
三、叶片转动与发电机的连接叶片转动产生的机械能需要通过传动系统传递给发电机,进而转化为电能。
传动系统通常由主轴、齿轮和发电机组成。
当叶片转动时,主轴也会随之转动,通过齿轮的传动作用,将叶片的转动速度提高,并传递给发电机。
发电机利用叶片转动带来的机械能,通过电磁感应原理将其转化为电能。
四、风向的调整与控制为了使风力发电机能够在不同风向下都能够工作,通常在风轮前方设置一个风向调整装置。
这个装置可以通过感应风的方向来调整整个风轮的转向,使其始终面向风的方向。
这样可以最大程度地利用风能,提高发电效率。
为了保护风力发电机免受过大的风速和风向的影响,通常在风力发电机上设置风速传感器和控制系统。
当风速过大或风向异常时,控制系统会自动调整叶片的角度,或者直接停止运行,以保护整个系统的安全运行。
总结起来,风力发电叶片转动的原理是通过气流的作用,使叶片产生向上的升力,从而开始转动。
风力发电机叶片形状原理
风力发电机叶片的形状是根据物理原理设计的,主要原理是通过将风的动能转化为旋转动能,进而驱动发电机产生电能。
叶片的形状对风力发电机的效率和性能影响较大。
一般来说,风力发电机叶片采用空气动力学原理设计,以最大限度地利用风能。
根据流体力学原理,流体在受力作用下会产生压力分布,从而形成力的差异。
在风力发电机叶片上,风在进入叶片的一侧时会加速流动,并产生较低的压力,而在离开叶片的一侧时会减速流动,并产生较高的压力。
这种压力差异会导致叶片产生一个向前的推力,从而使叶片旋转。
因此,风力发电机叶片的形状设计旨在最大程度地增加这种压力差异,并提高叶片的推力。
一般来说,风力发电机叶片的形状通常被设计成空气动力学翼型,类似于飞机机翼的形状。
这种翼型通过合理的弯曲和厚度分布,可以使得风在叶片上产生较大的压力差异,从而增加叶片的推力。
此外,风力发电机叶片的切割和倾角也会对效率产生影响。
切割叶片可以减小阻力,并提高效率;而倾角的调整可以使得叶片在不同风速下都能保持较高的转速,提高适应性。
总而言之,风力发电机叶片的形状设计原理是利用空气动力学
原理,通过增加压力差异和推力,将风的动能转化为旋转动能,驱动发电机产生电能。
电风扇叶片的原理
电风扇叶片利用空气动力学原理进行工作。
当电风扇开启时,电机会带动叶片高速旋转。
旋转的叶片在空气中产生强风,并将空气推向前方。
这是因为叶片的设计和旋转产生了气流,通过叶片的形状和旋转速度,达到了增加风量和风速的效果。
叶片的形状是关键。
一般来说,电风扇的叶片呈弯曲的平面状,类似于扁圆形,且向外凸出。
这种形状能够更有效地将空气捕捉并推动。
同时,叶片通常也有弯度,这样可以增加风力和风的流动速度。
旋转速度也是影响风量和风速的因素。
叶片高速旋转时,可以更大程度上推动空气,产生更强的风力。
因此,电风扇的电机必须具备足够的功率,以达到高速旋转的要求。
除了以上两个因素,电风扇的外壳设计也起到了重要作用。
外壳通常具有网格状结构,这样能够提供足够的空间,使得流过叶片的空气能够顺畅地离开。
另外,外壳还起到保护叶片以及安全使用的作用。
总的来说,电风扇叶片的原理是利用叶片的形状和旋转速度,通过推动空气产生风力。
这样能够带走周围的热量,使人感到凉爽。
空气动力学技术在风力发电机叶片设计中的应用风力发电机是一种非常具有发展潜力的新能源。
而其核心部件——叶片的设计则对于风力发电机的高效性、经济性、可靠性等方面至关重要。
而空气动力学技术对于叶片设计的应用,则能够提高风力发电机的发电效率,从而更好地满足能源需求,节约资源。
1. 空气动力学技术的定义与基本原理空气动力学技术是指研究流体(空气)在单位时间内通过流动的方式对于物体产生的力的规律或现象的技术。
它的基本原理是通过实验手段和数学模型对流体运动的速度和流量进行分析研究,从而更好地理解流体的运动规律,并应用这些规律于风力发电机的叶片设计中。
2. 空气动力学技术在风力发电机中的应用在风力发电机的叶片设计中,空气动力学技术主要应用在以下方面:1. 叶片形状优化空气动力学技术能够帮助设计者分析叶片的流场分布、气动特性及其对风力发电机发电效率的影响,从而通过优化叶片形状,改善风力发电机的发电效率。
2. 叶片材料选择由于叶片在高速运动的情况下需要承受很大的拉力和扭矩,因此选用合适的材料对于风力发电机的可靠性和寿命也至关重要。
空气动力学技术可以对叶片使用的材料进行分析,提供材料的适用性和优缺点,并建议叶片制造商在材料选择上做出合理的抉择。
3. 噪声控制风力发电机叶片在高速旋转时会发出噪音,影响了风力发电机的性能。
空气动力学技术可以针对叶片设计进行优化,提高叶片的气动特性,从而减小发电机的噪音。
4. 非定常气动特性分析除了在静态情况下对叶片进行分析,空气动力学技术还可以通过非定常气动流动分析,探讨叶片在旋转的情况下的动态响应特性,从而优化叶片的设计,提高其适应性和可靠性。
3. 空气动力学技术在风力发电机叶片设计中的局限性虽然空气动力学技术在风力发电机叶片设计中发挥着重要作用,但是其应用也存在局限性。
主要包括以下方面:1. 受限于计算机硬件条件空气动力学技术的应用需要计算大量复杂的流场分布和气动特性数据,因此需要大量的计算机硬件支持,这对于一些软件开发商和设计者来说是一大挑战。
风力发电机组叶片设计原理研究随着对可再生能源的需求日益增长,风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式受到了广泛关注。
在风力发电机组中,叶片是转换风能为机械能的核心部件。
因此,叶片的设计和性能对于风力发电机组的有效运行和高效能量转换具有至关重要的作用。
一、风力发电机组叶片的基本结构风力发电机组主要由塔架、转子、发电机以及叶片等组成。
而叶片是最为关键的部件,其主要作用是通过捕获风的能量并将其转换为机械能。
叶片通常由复合材料制成,具有一定的柔韧性和刚性。
叶片的设计需要综合考虑气动性能、结构强度、材料特性以及成本等因素。
二、叶片的气动性能设计原理1. 叶片的气动外形设计叶片的气动外形设计是指通过外形的优化来提高叶片的气动性能。
一般情况下,叶片的外形呈现出弯曲的特点,这有利于增加叶片的面积,并提高叶片对风的捕获效果。
此外,叶片的前缘和后缘也需要进行适当的设计,以减小阻力和噪音。
2. 叶片的空气动力学设计叶片的空气动力学设计是指通过几何参数和气动参数的优化,使其在风力荷载下保持较好的稳定性和动态特性。
在设计过程中,需考虑叶片的扭转角度、截面形状、厚度分布等参数,以及流场的响应和控制。
三、叶片的结构强度设计原理1. 叶片的结构形式设计叶片的结构形式设计是指通过选择合适的材料和结构形式来满足叶片在风力荷载下的结构强度要求。
常见的叶片结构形式有直桨叶片和弯曲叶片两种。
直桨叶片适用于小型和中型风力发电机组,而弯曲叶片适用于大型风力发电机组。
2. 叶片的材料选择和布局设计叶片的材料选择需要考虑材料的强度、耐疲劳性能以及可加工性等因素。
常用的叶片材料有玻璃纤维增强塑料(GRP)、碳纤维复合材料(CFRP)等。
此外,叶片的布局设计也是叶片结构强度设计的重要内容,通过合理的布局设计可以提高叶片的整体强度和稳定性。
四、叶片设计的优化方法1. 数值模拟方法数值模拟方法是一种常用的叶片设计优化方法,通过建立叶片的数学模型,利用计算流体力学(CFD)方法对叶片的气动性能和结构强度进行分析和优化。
风扇扇叶空气动力原理1. 引言1.1 风扇扇叶的功能风扇扇叶的功能非常重要,它是风扇的核心部件之一,起着传递动力、产生气流、改变风向等作用。
扇叶的设计与制造质量直接影响着风扇的性能和效率。
一般来说,风扇扇叶应该具有以下几个基本功能:1. 传递动力:风扇扇叶的主要作用是通过物理运动将电机或发动机的动力转化为气流动能。
扇叶的形状和数量会影响风扇的输出功率和风速。
2. 产生气流:风扇扇叶在运转时会产生气流,这种气流可以对空气进行循环,加速热量传递和湿度调节。
在夏天使用风扇时,扇叶产生的风可以降低室内温度,提高舒适度。
3. 改变风向:通过调整风扇扇叶的角度或旋转方向,可以改变风扇的送风方向和角度,满足不同场合的需求。
例如可以实现水平送风、垂直送风或者定向送风。
风扇扇叶的功能是非常多样化的,它不仅影响着风扇的性能,还直接影响着风扇的使用效果和舒适度。
在风扇设计和制造过程中,扇叶的设计和选择至关重要。
1.2 空气动力原理的重要性空气动力原理在风扇设计中扮演着至关重要的角色。
通过深入了解空气动力学原理,我们可以更好地设计和优化风扇扇叶的结构,提高风扇的效率和性能。
在风扇运行时,空气动力原理可以帮助我们理解风扇扇叶是如何利用空气流动来产生强大气流的。
通过对空气动力原理的应用,我们可以改善风扇的噪音和振动特性,提升用户体验。
空气动力原理的重要性还体现在风扇材料的选择和制造工艺上。
只有深入理解空气动力学原理,我们才能选择合适的材料和制造工艺,确保风扇扇叶具有良好的耐用性和性能表现。
空气动力原理对于风扇设计和性能提升至关重要。
通过不断深入研究和应用空气动力原理,我们可以不断改进风扇技术,提高风扇的效率和性能,为用户提供更好的使用体验。
2. 正文2.1 风扇扇叶的结构与设计风扇扇叶是风扇中最核心的部件之一,其结构和设计对风扇的性能至关重要。
一般来说,风扇扇叶的结构可以分为叶片、叶根和叶轴三个部分。
首先是叶片部分,叶片通常采用空心设计,以减轻重量和减小空气阻力。
叶片的空气动力学基础在风力机基础知识一节中介绍过叶片的升力与阻力基本知识,本节将进一步介绍相关理论知识。
在风力机基础知识一节中已作介绍的不再重复,仅介绍有关内容的提高部分。
常用叶片的翼型由于平板叶片攻角略大就易产生气流分离,阻力增大;平板的强度也很低,所以正式的叶片截面都是流线型的,即使有一定厚度阻力也很小。
图1是一幅常见翼型的几何参数图,该翼型的中弧线是一条向上弯曲的弧线,称这种翼型为不对称翼型或带弯度翼型,比较典型的带弯度翼型为美国的NACA4412。
图1--翼型的几何参数当弯度等于0时,中弧线与弦线重合,称这种翼型为对称翼型,图2是一个对称翼型,比较典型的对称翼型为美国的NACA0012。
图2--对称翼型的几何参数图3是一个性能较好的适合风力机的低阻翼型,是带弯度翼型,在水平轴风力机中应用较多。
图3--带弯度的低阻翼型翼型的升力原理有关翼型的升力原理解释有多种,归纳起来主要依据是基于牛顿定律的气流偏转产生反作用力与基于伯努利原理的气流速度不同产生压差两个原理,我们结合这两个原理对翼型的升力作通俗的解释。
带弯度翼型在攻角为0度时的升力与阻力图4是一个带弯度翼型在攻角为0度时的流线图与压强分布图,左图是该翼型的流线图,由于翼型上下面不对称,气流在上下面的流动状态也不同。
翼型上表面是凸起的,通道截面减小,气流的流速会加快,另一个原因是凸起的表面使翼型后面的气压有所减小,前后的压差使得气流速度加快,特别是翼型上表面前端流速较快。
翼型下表面较平,多数气流基本是平稳流过,由于由于上表面前端高速气流产生低压的吸引,翼型前端气流都向上表面流去,造成靠下表面的气流通道加宽,导致靠近下表面的气流速度有所下降。
这样流过上表面的气流速度要比下表面快,根据伯努利原理,流速快的地方压力比流速慢的地方压力小,也就是说翼型下方压力大于上方,压力差使翼型获得一个向上的力Fl,所以说带弯度翼型在攻角为0度时也会有升力。
图4--翼型在攻角为0度时的流线图与压强分布图图4右图是该翼型的压力分布图,图中翼型上部分浅绿色区域内的绿色箭头线是上表面的压力分布,箭头线的长短与方向表示该点的压力值大小与方向,当压力与周围气压相同时值为0,比周围气压低是负值,比周围气压高是正值。
由于翼型上方压力比周围气压低,是负压,故箭头线指向外方。
翼型下部分浅蓝色区域内的蓝色箭头线是下表面的压力分布,由于翼型下表面气体压力比周围气压略高,是正压,故箭头线指向翼型(此时正压太小,为了清楚显示正压区,有所放大)。
由于翼型前方正对气流,翼型前端也受到了一定的压力,是翼型阻力的主要部分。
综合来看,翼型上表面的负压产生吸引力,翼型下表面的正压产生压力,两表面的力共同作用在翼型上,这就是翼型产生升力的原因。
两表面力共同作用的合力点称为压力中心,此时的压力中心靠近翼型的中部。
注意:一般图中标示翼型的升力矢量与阻力矢量的起点是翼型的气动中心(焦点),如左侧流线图,气动中心是航空学的概念,有兴趣的网友请另找参考资料。
带弯度翼型在攻角为12度时的升力与阻力图5是该翼型在攻角为12度时的流线图与压强分布图,此时翼型的升力接近最大状态,左图是该翼型的流线图,攻角的加大使得气流在翼型上表面绕流加大,中后部气压降低,使得前后压差加大,气流加速。
由于上表面前端气流速度增高,前方一些气流被吸向上表面,使翼型下方气流通道加宽,使下方气流速度降低,另外向下方偏转的翼型对气流也会有阻力,该力也会影响气流速度。
这样流过上表面的气流速度要比下表面快,翼型下方压力大于上方,压力差对翼型的有一个向上的作用力Fl,就是升力。
从牛顿力学看,翼型下表面迫使气流向下方偏转,于是气流会给翼型作用力,该力也是翼型产生升力的原因。
图5--翼型在攻角为12度时的流线图与压强分布图图5右图是该翼型的压力分布图,图中翼型上部分浅绿色区域内的绿色箭头线是上表面的压力分布,箭头线的长短与方向表示该点的压力大小与方向,由于翼型上方压力比周围气压低,是负压,故箭头线指向外方。
翼型下部分浅蓝色区域内的蓝色箭头线是下表面的压力分布,由于翼型下表面气体压力比周围气压高,是正压,故箭头线指向翼型。
翼型上表面的负压产生吸引力,翼型下表面的正压产生压力,两力共同作用在翼型上,作用力为F,其向上的分力Fl就是升力,升力的主要部分是翼型上表面负压产生的吸引力。
作用力F向后的分力Fd为阻力,正常情况下阻力比升力小很多。
翼型上表面气流在翼型后半部由于通道加宽会减速,与下表面的气流在尾部的尖端会合,两股气流在会合处的流速恢复到周围气流速度,故翼型尾部的压力值接近0。
带弯度翼型的升力主要产生于翼型前1/3的部分,在接近最大升力时的压力中心在翼型的前部1/4处。
带弯度翼型在大攻角时的失速状态当翼型攻角较大时,翼型会进入失速状态,图6是该翼型在攻角为20度时的流线图与压强分布图,左图是该翼型的流线图,由于攻角较大,通过翼型上表面的气体将不再附着翼型表面流过,气流会发生分离,从翼型表面脱落,翼型前缘后方会产生涡流,涡流破坏了翼型上表面的高速气流通道,使前端的流速增量降低,在前端的后面的涡流区虽然也能产生负压,但不及高速气流产生的负压值大,使得总体作用力F下降。
导致升力下降阻力上升。
图6--翼型在攻角为20度时的流线图与压强分布图从图6右图看,涡流导致翼型上部的负压值减小,又由于翼型前端负压值降低,翼型的压力中心后移,翼型所受合力F减小,角度向后偏转,导致升力下降;合力角度向后偏转加上翼型攻角增大使得F的阻力分量Fd大增。
路径说解释翼型升力是不准确的前面说过翼型升力的解释有多种,特别是有一种“路径说”在群众科普层面流行较广,认为翼型上表面凸起,上表面路径长下表面路径短,气流通过翼型时,上表面速度就会比下表面快,根据伯努利原理,下表面的压力就大于上表面,于是就产生了升力。
这种解释是不准确的,因为一般翼型上表面比下表面仅长1.5%至2.5%,按此路径差产生的升力是微不足道的。
而要产生足够的升力,上表面的流速比下表面要快许多,应该说上表面的流速加快主要是通道变窄与翼型后部压力降低的原因。
当今翼型的升力理论上的描述主要依据是茹可夫斯基的升力定律,是一个完全由数学建立的环量理论进行计算的方法,有兴趣的网友可另找有关空气动力学的书籍学习。
带弯度翼型的升力阻力曲线翼型在不同攻角下的升力有多大、阻力有多大、攻角多大时开始失速,这些可通过翼型的升力系数与阻力系数随攻角的变化曲线图来表示,图7是某种带弯度翼型的升力阻力曲线参考图,图中绿色的是升力曲线、棕色的是阻力曲线。
在曲线中可看出,攻角α在11度以下时升力随α增大而增大,当攻角α大于11度时进入失速状态,升力骤然下降,阻力大幅上升,翼型开始失速的攻角α的值称为失速角。
α在45度时附近升力与阻力基本相等(该曲线图未绘,可参见NACA0012全攻角曲线图)。
图7--有弯度翼型的升力阻力曲线大多数有弯度的薄翼型与该曲线所示特性相近。
在曲线图中看出翼型在攻角为0时依然有升力,这是因为即使攻角为0,翼型上方气流速度仍比下方快,故有升力,当攻角为一负值时,升力才为0,此时的攻角称为零升攻角或绝对零攻角。
翼型在失速前阻力是很小的,在近似计算中可忽略不计。
对于同样翼型在雷诺数不同时的升力曲线与阻力曲线也有变化,一般来说大雷诺数时的失速角比小雷诺数时要大。
图8是NACA 4412 翼型在较大雷诺数时的升力系数与阻力系数图。
图8--NACA 4412升力系数与阻力系数图下面是NACA 4412 翼型在较大雷诺数时的气流动画(包括升力系数与阻力系数曲线图)。
动画较大较长,请耐心等待下载播放。
对于普通有弯度的翼型当攻角为0时,压力中心靠翼型的中部,随着攻角的增加(不大于失速角)压力中心向前移动到1/4弦长位置,进入失速后压力中心又向中部移动。
对称翼型的升力与阻力对称翼型的升力与阻力等气动特性与有弯度翼型类似,产生升力与阻力的原理也相同,但对称翼型的上表面与下表面弯曲度相同,在攻角为零时翼型上表面与下表面气流速度相同,产生的负压相同,因此对称翼型在攻角为零时升力为零。
图8是对称翼型的升力系数与阻力系数随攻角的变化曲线参考图,图中绿色的是升力曲线、棕色的是阻力曲线。
在升力型垂直轴风力机中较多使用对称翼型,常用翼型是NACA0012与NACA0015,有关NACA0012的主要参数见NACA0012翼型的截面与升力曲线图课件。
图9--对称翼型升力阻力曲线对称翼型的另一个特点是不失速时压力中心在前方1/4弦长位置,不随攻角变化而移动。
比较有弯度的薄翼与对称翼型两个曲线图,两曲线相似,可近似认为在翼型失速前升力曲线的斜率是个常数,其值为0.1/度或5.73/弧度。
对称翼型的升力曲线经过0点,如果把这个翼型弯曲,随着弯度增加升力曲线向左方移动。
当然这是近似的,也是在弯度不大时较准确。
以上这些曲线都是在理想状态下的曲线,也就是翼型的雷诺数较大时的曲线。
雷诺数小时最大升力系数会减小、失速攻角会减小、阻力系数也会增大,各种翼型在不同条件下的的升力系数要查阅相关翼型手册。
叶片升力的计算示例知道一个叶片的升力曲线,知道气体的流速与叶片的攻角就可以算出该叶片受到的升力,根据空气动力学,翼型在不失速状态下的升力计算公式如下:Fl=0.5*ρ*Cl*v*v*c*l式中Fl 是升力,单位是N(牛顿)ρ是空气密度,在低海拔、常温下约为1.23kg/m3Cl是升力系数v是气体的流速,单位是m/sc是翼型弦长,单位是ml是叶片长度,单位是m计算示例1:有一个低阻型叶片,长度为8m,宽度(弦长)为1m,空气流动速度是20m/s,攻角为8度,求其升力:根据低阻型叶片曲线当攻角为8度时Cl为1.2,Fl=0.5*ρ*Cl*v*v*c*lFl=0.5*1.23*1.2 *20*20*1*8=2361.6计算出升力为2361.6牛顿计算示例2:有一个叶片为对称翼型,长度为8m,宽度(弦长)为1m,空气流动速度是25m/s,攻角为10度,求其升力:对于对称翼型可根据攻角直接算出升力系数Cl=10*0.1=1.0Fl=0.5*ρ*Cl*v*v*c*lFl=0.5*1.23*1.0 *25*25*1*8=3075计算出升力为3075牛顿。