葉素理論

葉素(BEM)理論是在科學和工業領域最常用的一種數學模型，該理論不僅用於風電機組葉片的設計，也可以對風電機組的表現進行評價（在設計中和設計後）。利用完善的理論模型，可以進行葉片設計，確定風輪的幾何參數（風輪直徑，氣動翼形，弦長，變漿角和扭轉角），估算葉片受力，確定風輪主軸的轉矩和功率輸出；也可以在寬風速範圍內對風輪表現進行評價。 BEM理論是在Glauert推進理論的基礎上，進行修正而用於風電領域的。近期BEM理論被不斷的改進和最佳化以提供更加精確的結果。

基本介紹

• 中文名：葉素理論
• 外文名：blade-element theory
• 簡稱：BEM理論
• 屬於：風輪的基本理論
• 性質：動量
• 本質：科學和工業領域的數學模型

葉素理論

將風輪葉片沿展向分成許多微段(葉素)。葉素理論將風力機槳葉簡化為有有限個葉素，沿徑向疊加而成，因而風輪的三維氣動特性，可以由葉素的氣動特性沿徑向積分得到。

葉素理論套用的基本假設

（1）不考慮沿葉片展向方向相鄰葉素間的干擾。

（2）作用於每個葉素上的力僅由葉素的翼型氣動性能決定。

公式

考慮尾渦效應後的入流速度：

葉素處合成後的入流速度：

入流角和攻角為：

合成後引起的軸向推力、切向力、轉矩為：

整個風輪平面的軸向推力、切向力、轉矩為：

角度關係：

葉素的氣動環境

葉素坐標系oxyz

oz 槳葉的變距軸線

ox 旋轉前進方向

oy 在翼型平面內垂直於xoz

葉素的相對氣流速度w

垂直上升相對速度

旋轉相對速度

當地誘導速度