水平轴风力发电机空气动力学介绍[外文翻译].doc

1.水平轴风力发电机空气动力学介绍

1.1 引言
风力发电机是获取风的动能的装置。由于动能被吸收，风速会降下来，但只有流过风轮盘面的空气才受到影响。假设受到影响的空气和没有流过风轮盘面的空气是彼此分离的，可以画一个边界面来描述这一现象，通过向上游和下游延伸可形成一个圆形横剖面的流管，而两者的速度在边界面处互不影响，也没有空气流过边界，所以空气质量流动率在流管方向上是处处一致的。由于在流管内的空气速度减慢，并且不被压缩，流管的横截面积将增大以容纳速度减慢的空气，如图1.1所示。


图1.1 风力发电机流管图
Fig1.1 The Energy Extracting Stream-tube of a Wind Turbine

虽然风轮从气流从吸取了动能，但是气流的速度不可能骤然变化，因为这需要很大的力来获得很大的加速度。所有的风力发电机，不管如何设计，压力能都是逐步吸收的。
风力发电机使得从上游来的气流逐渐减速，当到达风轮圆盘时，速度已经低于上游来的风速[。风速减慢，流管扩张，由于没有做功也没有吸收功，流管静压上升以吸收减少的动能。
通过设计，当气流流过风轮圆盘时，对风轮做功，静压下降，导致当气流离开风轮时，气流压力低于大气压力。气流往下游流动，流速减小，静压增大。这个流动区域称为尾流。最后，由于平衡作用，在下游远处，尾流的静压恢复到大