风力发电机风轮系统
2.1.1 风力机空气动力学的基本概念
1、风力机空气动力学的几何定义
（1）翼型的几何参数
翼型
翼型本是来自航空动力学的名词，是机翼剖面的形状，风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型，与翼型上表面和下表面距离相等的曲线称为中弧线。下面是翼型的几何参数图
1）前缘、后缘
翼型中弧线的最前点称为翼型的前缘，最后点称为翼型的后缘。
2）弦线、弦长
连接前缘与后缘的直线称为弦线；其长度称为弦长，用c表示。弦长是很重要的数据，翼型上的所有尺寸数据都是弦长的相对值。
3）最大弯度、最大弯度位置
中弧线在y坐标最大值称为最大弯度，用f表示，简称弯度；最大弯度点的x坐标称为最大弯度位置，用xf表示。
4）最大厚度、最大厚度位置
上下翼面在y坐标上的最大距离称为翼型的最大厚度，简称厚度，用t表示；最大厚度点的x坐标称为最大厚度位置，用xt表示。
5）前缘半径
翼型前缘为一圆弧，该圆弧半径称为前缘半径，用r1表示。
6）后缘角
翼型后缘上下两弧线切线的夹角称为后缘角，用τ表示。
7）中弧线
翼型内切圆圆心的连线。对称翼型的中弧线与翼弦重合。
8）上翼面 凸出的翼型表面。
9）下翼面 平缓的翼型表面。
（2）风轮的几何参数
1）风力发电机的扫风面积
风轮旋转扫过的面积在垂直于风向的投影面积是风力机截留风能的面积，称为风力机的扫掠面积，下图是一个三叶片水平轴风力机的扫掠面积示意图。
下图是一个四叶片的H型升力垂直轴风力发电机的扫掠面积示意图。
根据前面两表可由所需发电功率估算出风力机所需的扫风面积，例如200W的升力型垂直轴风力发电机工作风速为6m/s，全效率按25%计算所需扫风面积约为6.2m2,如果工作风速为10m/s则所需扫风面积约为1.4m2即可；例如10kW的升力型垂直轴风力发电机工作风速为10m/s，全效率按30%计算所需扫风面积约为56m2,如果工作风速为13m/s则所需扫风面积约
为25m风能发电原理2即可。按高风速设计的风力机体积小成本相对低些，但必须用在高风速环境，例如把一台设计风速为10m/s的风力机放在风速为6m/s的环境工作，其功率会下降80%；按风速6m/s设计的风力机风轮会很大，虽在6m/s时运行很好，但遇大风易超速损坏电机，为抗强风时需增加结构强度使成本大大增加。