(3)風(fēng)輪直徑。由葉片適用的風(fēng)區(qū),如果是IECI類風(fēng)區(qū),額定風(fēng)速較高,風(fēng)輪直徑會較小;相反,如果是IECII類風(fēng)區(qū)或更差,要求額定風(fēng)速會更低,風(fēng)輪直徑更大。確定了風(fēng)輪直徑,根據(jù)輪轂半徑及風(fēng)輪錐角等可得出葉片的長度。
(4)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。一般應(yīng)先確定葉片運行的尖速比范圍,在設(shè)計的尖速比上,所有的空氣動力學(xué)參數(shù)接近于它們的最佳值,以及風(fēng)輪效率達(dá)到最大值。目前運行的大功率風(fēng)機都具有較高的尖速比,在6~8范圍內(nèi),此類風(fēng)機具有較高的風(fēng)能利用系數(shù),同時較高尖速比的風(fēng)力機葉片成本也低。根據(jù)風(fēng)輪設(shè)計風(fēng)速和發(fā)電機轉(zhuǎn)速確定的尖速比應(yīng)在此范圍內(nèi)。由于控制氣動噪聲的原因,葉尖線速度一般在70m/s附近(海上風(fēng)電機組略有放開),這決定了風(fēng)輪的最大轉(zhuǎn)速。
(5)風(fēng)輪仰角和風(fēng)輪錐角,防止葉尖與塔架碰撞。
(6)翼形族的選擇。失速型葉片必須選擇失速性能優(yōu)良的翼型,變速變距葉片一般選擇具有良升阻比特性的翼型。為滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要,葉片根部一般選用大厚度翼型,其相對厚度根據(jù)強度要求從根端的100%(圓形)過渡到40%左右。翼型的空氣動力學(xué)特性是葉片氣動設(shè)計的基礎(chǔ)參數(shù),風(fēng)力機葉片的運行迎角范圍是-180°~180°,雷諾數(shù)的范圍也比較寬,在106~107之間。
2.2動量葉素理論
2.2.1動量理論
動量理論(MomentumTheory)定義了一個通過風(fēng)輪平面的理想流管,見圖1,、、分別表示來流風(fēng)速、流過風(fēng)輪風(fēng)速、風(fēng)輪后尾流速度[3]。
