附件C：譯文

風力機流體動力學設(shè)計：葉素動量理論的關(guān)鍵問題分析、優(yōu)化和應用

R.Lanzafame，M.Messina
DIIM—Dipartimento di Ingegneria Industriale e Meccanica, Faculty of Engineering,
University of Catania, Viale A. Doria, 6–95125 Catania, Italy

摘要

在本文中，將會在葉素動量理論的基礎(chǔ)上進行改善，提出一個用于風力機流體動力學設(shè)計的數(shù)學模型。并在設(shè)計和非設(shè)計工況下，使用該數(shù)學模型仿真風力機在整個風速的變化范圍內(nèi)的性能狀況，將得到的仿真數(shù)據(jù)與在相關(guān)文獻中找到的實驗數(shù)據(jù)進行比較。同時，本文中也提出另外幾個修正的仿真模型使得仿真數(shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)達到最大限度的一致性。而其中特別關(guān)心的是，切向誘導因子以及用來描述升力系數(shù)和阻力系數(shù)的模型。接著會對本文中提出的數(shù)學模型與那些在其他文獻中所分析的數(shù)學模型作出比較。最后，這個模型會用來進行風輪的性能優(yōu)化，而又因為在低風速的時候，對風力發(fā)電機啟動階段的發(fā)電能力具有極其重要的影響，因而會特別注意這個時候的性能優(yōu)化。
關(guān)鍵詞：風力發(fā)電；風力機；葉素動量理論；流體動力學設(shè)計

1引言

科學界和工業(yè)界經(jīng)常使用的數(shù)學模型是一種基于葉素動量理論（Blade Element Momentum，BEM）的模型[1-3,5-9,11-17]。這個數(shù)學模型為進行風輪葉片的流體動力學設(shè)計提供條件，也為在設(shè)計階段和非設(shè)計工況下評估風力機的性能提供條件。通過使用這種模型，可以合理地對風輪進行設(shè)計，選擇風力機的幾何參數(shù)（風輪直徑，空氣動力學翼型，葉片弦長，葉片漿距角和葉片扭角），評估作用在葉片上的力以及轉(zhuǎn)軸上的力矩和能量。同時通過使用這個數(shù)學模型，可以合理地評估風力機工作在寬的風速變化范圍內(nèi)的性能。
葉素動量理論是基于Glauert螺旋槳理論[9]，通過適當?shù)男拚鴳糜陲L力機。在近些年來，葉素動量理論已經(jīng)得到進一步改善和修正，以提供日漸精確的計算