目前 ， 在 風力機葉輪的氣動設計方面，還沒有其系統的設計模型和方法，只有一些
針對某一方面的模型，這些模型還無法規納成一套可靠的系統的設計模型[(1]，Gourieres
在他的風力機設計理論的書中也只能介紹幾種簡化的有關設計模型[2]，所用的設計方法
主要還是以經驗設計為主，不是全面系統地考慮葉輪的各種影響因素，如Habali[31在他
的設計工作中主要考慮了葉片翼型對葉輪運行的氣動作用，Voutsinasl4]只是對偏航工況
下葉輪的氣動特性及操作進行了分析研究，文獻{5}也僅對葉輪功率等氣動特性進行計
算分析等。本文綜合分析各種有關葉輪因素的氣動模型，建立了一套考慮風力機各種因
素的葉輪氣動設計數值方法。
2 葉輪優化設計的數學模型
2.1 確定葉輪直徑的模型
根據 前 人 大量的實踐，對于現代高速風力機，其額定功率可粗略地寫為[2]P = 0 .2D2V3
其中，D為葉輪直徑(m), V為額定風速(m/s).
2.2 葉片弦長的模型
2.2.1 簡化的風車模型在這個模型中，假設風力機按照照貝茨理論的最佳條件運行，
不考慮葉片渦流的分布及影響，得[2]
Clb， 一(1 6-7r/9 )R/[ Ao 了 A2(r 2/R2 )+( 4 / 9) ] (1)
其中，Cl為葉片截面翼型升力系數，b為葉片數，l為葉片截面弦長，R為葉輪半徑，
A。為葉輪尖速比(= wR/V.,。為葉輪轉速)，r為本截面所在葉輪徑向坐標。
2.2.2 Glauert渦流模型本模型考慮了葉輪及葉片渦系對葉片氣動特性的影響，由
渦流引起的誘導風速可看成是由中心渦系、每片葉片的附著渦系及葉片尖部形成的渦系
疊加的結果。主要公式為[2]
Cib l= [8- 7rr( 1一 k) sin e0 COs E] /[(1 + k ) Co s (I 一:)」(2)
其中，:為葉片翼型氣動特性的升力線角，0為葉輪旋轉面與當地氣流的夾角，k為中
間變量，該模型詳細見文獻[2]。