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请问哪位有关于空气动力计算公式啊

来源:新能源网
时间:2024-08-17 14:58:28
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请问哪位有关于空气动力计算公式啊热心网友:升力=(气流密度×速度的平方×机翼面积×升力系数)/2 = 动压×机翼面积×升力系数即:L=1/2•ρ•V²•S•Cl=q•S•Cl热心网

热心网友:升力=(气流密度×速度的平方×机翼面积×升力系数)/2 = 动压×机翼面积×升力系数即:L=1/2•ρ•V²•S•Cl=q•S•Cl

热心网友:1.动量理论 推导出作用在风机叶轮上的功率p和推力t(忽略摩擦阻力)。 由于受到风轮的影响,上游自由风速v0逐渐减小,在风轮平面内速度减小为u1。上游大气压力为p0,随着向叶轮的推进,压力逐渐增加,通过叶轮后,压力降低了δp,然后有又逐渐增加到p0(当速度为u1时)。 根据伯努力方程 h=1/2(ρv2)+p…………(1) ρ—空气密度 h—总压 根据公式(1), ρv02/2+p0=ρu2/2+p1 ρu12/2+p0=ρu2/2+p2 p1-p2=δp 由上式可得 δp=ρ(v02- u12)/2………(2) 运用动量方程,可得作用在风轮上的推力为: t=m(v1-v2) 式中m=ρsv,是单位时间内的质量流量 所以: t=ρsu(v0-u1) 所以: 压力差δp=t/s=ρu(v0-u1) 由(2)和(3)式可得: u=1/2[(v0-u1)] ……………………(4) 由(4)式可见叶轮平面内的风速u是上游风速和下游风速的平均值,因此,如果我们用下式来表示u。 u=(1-a)*v0 (5) a 称为轴向诱导因子,则u1可表示为: u1=(1-2a)*v0 (6) 功率p和推力t可分别表示为: t=δp*a (7) p=δp*u*a (8) 根据方程(2),(3)和(6)可得: p=2ρa(1-a) 2 * v03a (9) t=2ρa(1-a) v02a (10) 通过定义功率和推力系数: cp=4a(1-a)2 (11) ct=4a(1-a) (12) 方程(9)和(10)可写成如下形式: p=0.5ρv03 a cp (13) t=0.5ρv03 a ct (14) 对方程(11)求极值 ∂cp/∂a=4(3a2-4a+1)=0 (15) 求得 a=(2±1)/3=1或1/3 根据公式(6)a<0.5 所以a=1/3时,cp有极大值 (cp)max=16/27≌0.59 (16) 当a=1/3时,cp值最大。 2.尾涡的旋转 1. 中的公式推导是基于以下假设:力矩保持线性,没有旋转个发生。 然而,叶轮是通过作用在其上的扭矩q来吸收风能的,根据牛顿第二定律,尾涡也在旋转,并且其旋转方向和叶轮相反。 u1=2ωrab (17) ω: 叶轮角速度 b: 切向诱导因子 作用在环素dr上的力矩为: dq=mutr =(ρu*2πrdr)utr =2πr2ρu*utdr (18) m----- 通过环素的质量流 相应的功率为: dp= *dq (19) 用a,b和方程(18)可以写出 dp=4πr3ρv0ω2(1-a)bdr (20) 叶轮吸收中的总功率为: p=4π(v0/λ2r2) ρ∫0r(1-a)btr3dr (21) 尖速比 =v0/ωr (22) 空气动力学基础 由于受到风轮的影响,上游自由风速v0逐渐减小,在风轮平面内速度减小为u1。上游大气压力为p0,随着向叶轮的推进,压力逐渐增加,通过叶轮后,压力降低了δp,然后有又逐渐增加到p0(当速度为u1时)。 根据伯努力方程 h=1/2(ρv2)+p…………(1) ρ—空气密度 h—总压 根据公式(1), ρv02/2+p0=ρu2/2+p1 ρu12/2+p0=ρu2/2+p2 p1-p2=δp 由上式可得 δp=ρ(v02- u12)/2………(2) 运用动量方程,可得作用在风轮上的推力为: t=m(v1-v2) 式中m=ρsv,是单位时间内的质量流量 所以: t=ρsu(v0-u1) 所以: 压力差δp=t/s=ρu(v0-u1) 由(2)和(3)式可得: u=1/2[(v0-u1)] ……………………(4) 由(4)式可见叶轮平面内的风速u是上游风速和下游风速的平均值,因此,如果我们用下式来表示u。 u=(1-a)*v0 (5) a 称为轴向诱导因子,则u1可表示为: u1=(1-2a)*v0 (6) 功率p和推力t可分别表示为: t=δp*a (7) p=δp*u*a (8) 根据方程(2),(3)和(6)可得: p=2ρa(1-a) 2 * v03a (9) t=2ρa(1-a) v02a (10) 通过定义功率和推力系数: cp=4a(1-a)2 (11) ct=4a(1-a) (12) 方程(9)和(10)可写成如下形式: p=0.5ρv03 a cp (13) t=0.5ρv03 a ct (14) 对方程(11)求极值 ∂cp/∂a=4(3a2-4a+1)=0 (15) 求得 a=(2±1)/3=1或1/3 根据公式(6)a<0.5 所以a=1/3时,cp有极大值 (cp)max=16/27≌0.59 (16) 当a=1/3时,cp值最大。 2.尾涡的旋转 1. 中的公式推导是基于以下假设:力矩保持线性,没有旋转个发生。 然而,叶轮是通过作用在其上的扭矩q来吸收风能的,根据牛顿第二定律,尾涡也在旋转,并且其旋转方向和叶轮相反。 u1=2ωrab (17) ω: 叶轮角速度 b: 切向诱导因子 作用在环素dr上的力矩为: dq=mutr =(ρu*2πrdr)utr =2πr2ρu*utdr (18) m----- 通过环素的质量流 相应的功率为: dp= *dq (19) 用a,b和方程(18)可以写出 dp=4πr3ρv0ω2(1-a)bdr (20) 叶轮吸收中的总功率为: p=4π(v0/λ2r2) ρ∫0r(1-a)btr3dr (21) 尖速比 =v0/ωr (22) 如图(2),诱导因子分别给v0和ωr一个诱导速度,并且产生一个相对速度w,因为假设的是无摩擦流动,诱导速度必定垂直于w,a和b并不是独立的,有以下关系: 〔bωr〕/[av0]=[v0(1-a)]/[ ωr(1+b)] (23) λ(r)=v0/ωr (24) 由以上两式可得: a(1-a) λ2(r)=b(1+b) (25) 如图(3), 对于小的尖速比λ(r)来说,叶片转速相对风速来说较大,这时切向诱导系数b几乎可以忽略,轴向诱导系数几乎达到了0.333,对于大的尖速比λ(r),尾涡的影响较大,最大功率输出时,a减小到0.25。 如图(4),理想的高速风机(无摩擦)其风能利用系数可达到贝兹极限(cp=0.593),然而低速风力机如多叶片风机由于尾涡的影响其理论cp值不会超过0.30。http://iask.sina.com.cn/b/819496.html