目前 ， 在 風(fēng)力機(jī)葉輪的氣動(dòng)設(shè)計(jì)方面，還沒(méi)有其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模型和方法，只有一些
針對(duì)某一方面的模型，這些模型還無(wú)法規(guī)納成一套可靠的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)模型[(1]，Gourieres
在他的風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)理論的書(shū)中也只能介紹幾種簡(jiǎn)化的有關(guān)設(shè)計(jì)模型[2]，所用的設(shè)計(jì)方法
主要還是以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主，不是全面系統(tǒng)地考慮葉輪的各種影響因素，如Habali[31在他
的設(shè)計(jì)工作中主要考慮了葉片翼型對(duì)葉輪運(yùn)行的氣動(dòng)作用，Voutsinasl4]只是對(duì)偏航工況
下葉輪的氣動(dòng)特性及操作進(jìn)行了分析研究，文獻(xiàn){5}也僅對(duì)葉輪功率等氣動(dòng)特性進(jìn)行計(jì)
算分析等。本文綜合分析各種有關(guān)葉輪因素的氣動(dòng)模型，建立了一套考慮風(fēng)力機(jī)各種因
素的葉輪氣動(dòng)設(shè)計(jì)數(shù)值方法。
2 葉輪優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型
2.1 確定葉輪直徑的模型
根據(jù) 前 人 大量的實(shí)踐，對(duì)于現(xiàn)代高速風(fēng)力機(jī)，其額定功率可粗略地寫(xiě)為[2]P = 0 .2D2V3
其中，D為葉輪直徑(m), V為額定風(fēng)速(m/s).
2.2 葉片弦長(zhǎng)的模型
2.2.1 簡(jiǎn)化的風(fēng)車模型在這個(gè)模型中，假設(shè)風(fēng)力機(jī)按照照貝茨理論的最佳條件運(yùn)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(shù)，b為葉片數(shù)，l為葉片截面弦長(zhǎng)，R為葉輪半徑，
A。為葉輪尖速比(= wR/V.,。為葉輪轉(zhuǎn)速)，r為本截面所在葉輪徑向坐標(biāo)。
2.2.2 Glauert渦流模型本模型考慮了葉輪及葉片渦系對(duì)葉片氣動(dòng)特性的影響，由
渦流引起的誘導(dǎo)風(fēng)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(jié)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(dòng)特性的升力線角，0為葉輪旋轉(zhuǎn)面與當(dāng)?shù)貧饬鞯膴A角，k為中
間變量，該模型詳細(xì)見(jiàn)文獻(xiàn)[2]。