理论教育 叶片转动的阻力和升力

叶片转动的阻力和升力

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:与此同时,流经叶片上、下表面的空气流对叶片转动也形成阻力FD,它是阻碍叶片旋转的力,也是形成风轮反转矩的力。在描述不同叶片翼型的升力和阻力时,通常用无量纲的升力系数和阻力系数来表示升力和阻力的大小。叶片升力FL随迎角α的增加而增加,而阻力FD随迎角α的增加而减小。

叶片转动的阻力和升力

风吹在叶片上,由于叶片翼型上、下表面形状不一样,使空气流经叶片翼型上、下表面时的流速有很大差别。空气流经叶片翼型上表面的流速比流经下表面的流速高,流速高的空气流对上表面的压力比流速低的空气流对下表面的压力小,因而在叶片上、下表面形成压力差,这个压力差就是叶片的升力FL,它是风轮转动的动力。与此同时,流经叶片上、下表面的空气流对叶片转动也形成阻力FD,它是阻碍叶片旋转的力,也是形成风轮反转矩的力。

在描述不同叶片翼型的升力和阻力时,通常用无量纲的升力系数和阻力系数来表示升力和阻力的大小。

叶片升力和阻力由下式给出:

式中 FL——叶片翼型升力,单位为N;

CL——叶片翼型升力系数;

ρ——空气密度,单位为kg/m3,计算时应换算成N/m3

Sy——叶片面积,单位为m2

v——风速,单位为m/s;(www.daowen.com)

FD——叶片翼型阻力,单位为N;

CD——阻力系数。

叶片接受风能的总动力由下式给出:

式中 F——空气总动力,单位为N;

Cr——空气动力系数。

叶片升力FL随迎角α的增加而增加,而阻力FD随迎角α的增加而减小。当迎角增加到某一临界值αcr时,升力突然减小而阻力迅速上升,此时风轮叶片突然丧失支撑,这种现象称作失速。所以风轮叶片不能单追求升力的增大而超越临界迎角。

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