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第1章 绪论 1

1.1 风能 3

1.2 风力发电基本原理 3

1.3 风力机主要类型 5

1.4 风电技术与环境 9

1.5 风电技术的学科需求 9

习题 10

第2章 风资源 11

2.1 风资源概述 13

2.2 风资源特性 15

2.2.1 风速 15

2.2.2 风向 19

2.2.3 湍流强度 19

2.3 风资源数据分析与评估 21

2.3.1 直接计算法 21

2.3.2 分组法 23

2.3.3 功率曲线和风速持续曲线法 23

2.3.4 统计法 25

2.4 风谱图 31

习题 34

第3章 空气动力学基础 35

3.1 引言 37

3.1.1 流管致动盘模型 37

3.1.2 一维动量理论与Betz极限 39

3.2 叶素动量理论 43

3.2.1 尾涡旋转的动量理论 43

3.2.2 叶素理论 47

3.2.3 尾涡旋转的叶素动量理论 49

3.2.4 叶尖轮毂损失修正 55

3.2.5 尾涡旋转的理想叶片 57

3.2.6 诱导因子的迭代求解 57

3.2.7 气动因子扩展 59

3.3 非设计工况讨论 61

3.3.1 湍流尾涡工况 61

3.3.2 失速工况 65

习题 68

第4章 风力机翼型 69

4.1 翼型术语 71

4.2 风力机翼型气动特性 71

4.2.1 升力，阻力和俯仰力矩 71

4.2.2 翼型流场 77

4.3 常用风力机翼型 79

4.4 翼型设计 87

4.4.1 翼型设计方法 87

4.4.2 翼型优化设计案例 89

4.5 翼型气动分析 91

4.5.1 涡面元法 91

4.5.2 数值计算方法 93

4.6 翼型风洞测试 93

4.6.1 风洞 93

4.6.2 翼型气动特性测量 95

4.6.3 洞壁干扰 99

习题 102

第5章 风力机叶片设计与分析 103

5.1 引言 105

5.2 风力机叶片主要参数 105

5.2.1 风轮直径 105

5.2.2 叶片数 107

5.2.3 额定风速 109

5.2.4 叶尖速比 109

5.2.5 翼型 113

5.2.6 扭角 113

5.3 通用叶片设计步骤 115

5.3.1 确定叶片形状 115

5.3.2 计算转子性能 117

5.4 叶片设计方法 121

5.4.1 设计法 121

5.4.2 叶片外形优化设计 129

5.4.3 基于遗传算法的叶片优化设计 131

5.5 风力机CFD分析 133

5.5.1 风力机CFD分析关键要素 135

5.5.2 风力机CFD分析一般流程 137

5.5.3 风力机CFD案例分析 139

习题 142

第6章 风力机力学与动力学基础 143

6.1 风力机载荷 145

6.1.1 载荷类型 145

6.1.2 载荷来源 147

6.2 风力机力学基础 151

6.2.1 稳定工况载荷与应力 151

6.2.2 极限载荷与应力 155

6.2.3 疲劳寿命 157

6.3 风力机动力学 157

6.3.1 动力学基本理论 157

6.3.2 风力机结构响应分析 165

习题 184

第7章 风力机结构 185

7.1 叶片结构 187

7.1.1 叶片主体结构 189

7.1.2 叶根结构 191

7.2 机舱及内部结构 193

7.2.1 轮毂 195

7.2.2 传动部分 195

7.2.3 偏航系统 199

7.2.4 变桨系统 203

7.2.5 液压系统 207

7.2.6 刹车系统 207

7.3 塔架 209

7.4 基座 209

习题 210

第8章 风力机叶片制造与测试 211

8.1 引言 213

8.2 叶片材料 215

8.3 叶片制造 221

8.3.1 手工铺层工艺 223

8.3.2 真空灌注工艺 225

8.4 叶片测试 225

8.4.1 气动性能测试 229

8.4.2 固有频率测试 229

8.4.3 静力测试 231

8.4.4 疲劳测试 233

习题 238

第9章 电机与控制 239

9.1 电学基础 241

9.1.1 概述 241

9.1.2 交流电 241

9.1.3 电磁学基础 245

9.1.4 变压器 249

9.2 电能变换与传输 251

9.2.1 整流电路 253

9.2.2 升压电路 255

9.2.3 逆变电路 255

9.3 风电系统的电机 257

9.3.1 同步交流发电机 257

9.3.2 异步交流发电机 261

9.4 风力发电机控制 267

9.4.1 桨距控制 269

9.4.2 失速控制 271

9.4.3 发电机转矩控制 271

9.4.4 偏航控制 273

习题 276

第10章 风电场 277

10.1 引言 279

10.2 风资源测量 279

10.3 风力机选址与选型 285

10.3.1 选址原则 285

10.3.2 选型原则 285

10.3.3 应用实例 289

10.4 风电场经济性 293

10.4.1 经济性评价目的及内容 293

10.4.2 风电场建设工程的经济评价 295

10.4.3 风电场建设工程的现金流量估算 299

10.4.4 风电场建设工程的不确定分析 305

10.5 环境考虑 307

10.5.1 风力机噪声 307

10.5.2 其他方面 309

习题 310

参考文献 311