葉素理論

葉素理論

葉素（BEM）理論是在科學與工業領域常用的一種數學模型，不僅適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，氣動翼型，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輸出功率，也可以在寬風速範圍內對風輪表現進行評價。

葉素理論是在Glauert推進理論的基礎上，進行修正而用於風電領域的。近期葉素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

定律定義,基本假設,推導過程,適用範圍,

定律定義

葉素是指將風輪葉片沿展向分成的許多微段。
葉素理論將風力機槳葉簡化為有限個葉素，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。

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。

推導過程

考慮尾渦效應後的入流速度：
葉素理論
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：
葉素理論

適用範圍

葉素坐標系oxyz
葉素理論
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
葉素理論
旋轉相對速度
當地誘導速度

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