附件C：譯文

風力機流體動力學設計：葉素動量理論的關鍵問題分析、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上進行改善，提出一個用于風力機流體動力學設計的數學模型。并在設計和非設計工況下，使用該數學模型仿真風力機在整個風速的變化范圍內的性能狀況，將得到的仿真數據與在相關文獻中找到的實驗數據進行比較。同時，本文中也提出另外幾個修正的仿真模型使得仿真數據和實驗數據達到最大限度的一致性。而其中特別關心的是，切向誘導因子以及用來描述升力系數和阻力系數的模型。接著會對本文中提出的數學模型與那些在其他文獻中所分析的數學模型作出比較。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。
關鍵詞：風力發(fā)電；風力機；葉素動量理論；流體動力學設計

1引言

科學界和工業(yè)界經常使用的數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]。這個數學模型為進行風輪葉片的流體動力學設計提供條件，也為在設計階段和非設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計，選擇風力機的幾何參數（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軸上的力矩和能量。同時通過使用這個數學模型，可以合理地評估風力機工作在寬的風速變化范圍內的性能。
葉素動量理論是基于Glauert螺旋槳理論[9]，通過適當的修正而應用于風力機。在近些年來，葉素動量理論已經得到進一步改善和修正，以提供日漸精確的計算