风力机空气动力学

前言
主要物理量符号表
第1章绪论1
11风能的利用1
12风力机概要2
121基本参数2
122组成2
123分类3
13气体的物理性质3
131气体易流动性及可压缩性4
132气体的连续介质模型4
133气体的密度和重度4
134气体的压缩系数及热膨胀系数6
135气体的黏性7
136作用在气体上的力8
137大气压强及压强的表示方法9
14风力机空气动力学概述10
141基本特点10
142研究内容11
143研究方法11
习题12

第2章气体运动学基础13
21基本概念13
211流场及其描述1
212研究气体运动的方法16
213迹线和流线19
214流管、流量和平均流速20
215动能与功率22
22连续性方程22
23气体微团运动的分析25
24理想气体的有旋流动30
241基本概念30
242斯托克斯定理32
243汤姆逊定理和亥姆霍兹旋涡定理33
244旋涡的诱导速度34
25有势流动和速度势函数36
251速度有势36
252定密度无旋流动的基本方程38
253曲线的速度环量与速度势38
254等势面39
26平面流动和流函数39
261流函数定义39
262流函数的基本性质40
263流函数方程的物面边界条件42
264流函数与速度势42
27湍流模型43
271雷诺平均44
272连续性方程46
习题46

第3章气体动力学基础48
31基本概念48
311气体动力学的基本方程48
312理想气体中的应力48
313气体质点的加速度49
32定密度黏性气体的运动方程50
33理想气体运动微分方程53
331欧拉方程53
332兰姆葛罗米柯方程53
333佛里德曼方程54
34欧拉积分和伯努利积分55
341欧拉积分55
342伯努利积分56
343伯努利方程57
35压缩性气体的伯努利方程58
36起始条件和边界条件59
361起始条件60
362边界条件60
37动量方程和动量矩方程60
371动量方程60
372动量矩方程61
38边界层理论62
381边界层及其特征62
382边界层微分方程63
383边界层的分离64
384再附现象65
39绕圆柱体流动——卡门涡街66
310湍流运动微分方程67
3101湍流黏性系数模型67
3102标准kε模型68
习题69

第4章水平轴升力型风力机概论71
41水平轴升力型风力机综览71
42风轮75
421几何定义75
422物理参数76
43叶片与翼型77
431叶片的外部特征77
432翼型78
44叶素81
441作用在叶素上的空气动力82
442叶素上的阻力源84
443叶素气动特性影响因素85
45风力机的运行及控制86
451风轮所受的空气动力载荷86
452叶片数87
453风力机的调节特性88
454风力机的控制目标和方式88
习题90

第5章风力机经典动力学理论91
51一维动量理论与贝茨极限91
52简化旋转尾流模型94
521诱导速度最佳关系式95
522最佳气流倾角97
53叶素动量理论——气流诱导因子算法101
54叶素动量理论——气流干扰因子算法103
55风轮整体参数108
56风力机经典动力学理论比较108
57风力机的实际风能利用系数109
571空气阻力的影响110
572有限叶片数的影响111
58风力机动力学参数的修正112
581应用叶尖和轮毂损失系数的修正112
582应用风轮所受推力的修正114
583存在风轮锥角的修正116
59实际风力机的功率特性116
习题117

第6章风力机典型动力学专题118
61尾迹涡流理论118
611涡流模型118
612固定尾迹涡模型120
613预定尾迹涡模型123
614自由尾迹涡模型126
62叶片的三维效应及动态绕流129
621失速延迟129
622动态失速131
623动态入流效应133
63风力机偏航的空气动力模型133
631固定偏航时的动量定理134
632动态尾流算法136
633偏航／倾斜模型137
习题138

第7章风力机翼型绕流理论139
71定密度理想气体平面无旋流动的概述139
72复势与复速度139
721复势与复速度定义139
722解的可叠加性140
73典型的简单平面势流及其复势140
731均匀流140
732源与汇141
733点涡143
734偶极流144
74圆柱绕流147
741无环量圆柱绕流147
742有环量圆柱绕流149
75定常绕流中的物体受力152
751勃拉休斯合力及合力矩公式153
752库塔儒可夫斯基升力定理155
76物体绕流的保角变换方法157
761无分离流动保角变换方法的基本思想157
762物理平面与辅助平面上对应的流动关系157
763解析变换的唯一性定理159
764任意柱形物体绕流变换为圆柱绕流的一般形式160
77儒可夫斯基绕流变换162
771儒可夫斯基变换162
772儒可夫斯基翼型绕流167
78库塔儒可夫斯基假定171
781库塔条件171
782翼型绕流环量形成的物理过程172
783推广的库塔儒可夫斯基假定173
79薄翼理论与气动特性173
791薄翼型绕流的扰动速度势及其分解174
792攻角弯度问题及其求解176