小型风力机 分析、设计与应用PDF电子书下载

第1章 风力机技术介绍 1

1.1 风中蕴藏多少能量 1

1.2 风力机实例 3

1.3 风力机噪声 5

1.4 风力机运行参数 6

1.5 功率曲线和性能曲线 8

1.6 风速和输出功率随高度的变化 12

1.7 湍流和风统计特性 13

1.8 风力机的电气与机械布局 15

1.9 风力机参数的容量依赖性 20

1.10 扩展阅读 22

1.11 习题 23

参考文献 25

第2章 风力机的控制容积法分析 27

2.1 引言 27

2.2 控制容积法 27

2.3 质量守恒 28

2.4 动量守恒 29

2.5 角动量守恒 30

2.6 能量守恒 31

2.7 风力机运行参数和最优表现 32

2.8 习题 34

参考文献 35

第3章 风力机的叶素理论 36

3.1 引言 36

3.2 叶素理论的一些假设 36

3.3 圆环流管的守恒方程 37

3.3.1 质量守恒 38

3.3.2 动量守恒 38

3.3.3 角动量守恒 38

3.4 作用在叶素上的力 38

3.5 综合流管方程和叶素方程 41

3.6 叶素分析的Matlab程序 41

3.7 叶素方程的一些结果 47

3.8 习题 48

参考文献 48

第4章 翼型的升力、阻力和环量 49

4.1 引言 49

4.2 翼型的几何和定义 49

4.3 翼型的升力和阻力 51

4.4 大攻角下翼型的升力和阻力 55

4.5 环量 57

4.6 关于雷诺数、大攻角和展弦比的进一步讨论 59

4.7 扩展阅读 62

4.8 习题 62

参考文献 63

第5章 叶素计算 65

5.1 引言 65

5.2 修改第3章中的程序 66

5.3 运行程序 72

5.4 改变翼型 79

5.5 最大化功率吸收 80

5.6 扩展阅读 84

5.7 习题 85

参考文献 85

第6章 起动性能和低风速性能 87

6.1 引言 87

6.2 起动转矩估计 90

6.3 起动分析 93

6.4 风轮惯性估计 96

6.5 起动过程的Matlab程序 97

6.6 习题 100

参考文献 101

第7章 叶片的设计、生产与测试 102

7.1 引言 102

7.2 优化方法 102

7.3 Matlab优化程序 104

7.4 叶片设计实例：750W风力机 108

7.5 叶片制造 115

7.6 叶片测试 119

7.7 组装风轮 121

7.8 习题 121

参考文献 122

第8章 风力机偏航及超速保护的非稳定空气动力学 123

8.1 引言 123

8.2 尾翼空气动力学基础 124

8.3 尾翼非稳定空气动力学 127

8.4 尾翼的形状对空气动力学性能的影响 132

8.5 风轮对偏航性能的影响 134

8.6 高偏航速率 135

8.7 过速保护空气动力学 137

8.7.1 收桨 137

8.7.2 变桨 140

8.8 习题 140

参考文献 142

第9章 小型风力机的IEC简易负荷模型 144

9.1 引言 144

9.2 简易负荷模型 146

9.2.1 负荷类型A：正常运行 147

9.2.2 负荷类型B：偏航 148

9.2.3 负荷类型C：偏航故障 149

9.2.4 负荷类型D：最大推力 149

9.2.5 负荷类型E：最大转速 150

9.2.6 负荷类型F：负荷连接短路 150

9.2.7 负荷类型G：停机（制动） 150

9.2.8 负荷类型H：待机负荷 151

9.2.9 负荷类型I：待机负荷——最大风险 152

9.2.10 负荷类型J：运输、组装、维护、维修 152

9.3 应力计算和安全因子 152

9.3.1 等效元件应力 152

9.3.2 局部安全因子 153

9.3.3 极限应力分析 154

9.3.4 疲劳失效分析 154

9.4 500W风力机的简易负荷模型分析 155

9.4.1 类型A的负荷：正常运行 155

9.4.2 类型B的负荷：偏航 156

9.4.3 类型C的负荷：偏航故障 156

9.4.4 类型D的负荷：最大推力 157

9.4.5 类型E的负荷：最大转速 157

9.4.6 类型F的负荷：负荷连接短路 157

9.4.7 类型H的负荷：待机负荷 157

9.5 等效元件应力和极限材料强度 157

9.5.1 类型A的等效应力：正常运行 158

9.5.2 类型B的等效应力：偏航 159

9.5.3 类型C的等效应力：偏航故障 159

9.5.4 类型D的等效应力：最大推力 159

9.5.5 类型E的等效应力：最大转速 160

9.5.6 类型F的等效应力：负荷连接短路 160

9.5.7 类型H的等效应力：待机负荷 160

9.6 简易负荷模型列表 160

9.7 扩展测试要求 168

9.8 结语 168

9.9 扩展阅读 169

参考文献 169

第10章 塔架设计和制造 170

10.1 引言 170

10.2 单极式塔架 172

10.3 单极式塔架的优化 182

10.4 格构式塔架 185

10.5 拉线式塔架 189

10.6 习题 191

参考文献 192

第11章 发电机和电气系统 194

11.1 引言 194

11.2 小型风力机的发电机 195

11.3 齿轮箱 199

11.4 整流器、逆变器及基本控制 200

11.5 系统保护 205

11.6 手动停机和状态监测 208

11.7 电气布线 209

11.8 防雷保护 210

11.9 扩展阅读 212

11.10 习题 212

参考文献 213

第12章 现场评估和安装 214

12.1 引言 214

12.2 选址评估 214

12.3 塔架高度优化 219

12.4 塔架的升降 221

12.5 习题 225

参考文献 225

符号和缩略语 227