由于地面黏度和地形粗糙度的作用,使得靠近地面的大氣邊界層處存在較大的風力梯度,該梯度作用于葉片上將產生葉片的轉矩變化和俯仰力矩,從而導致輸出功率的減少。為了提高輸出功率,提出了一種基于馬格努斯效應的階梯型葉片。在整個研究中,將階梯型葉片簡化為分段自旋的圓筒,以NACA4418葉型作為對比研究對象。利用葉素動量理論對兩種葉片進行分析與計算,研究表明:大氣邊界層的存在導致傳統(tǒng)葉片的輸出功率減少10%,而用階梯型葉片代替?zhèn)鹘y(tǒng)葉片,其輸出功率將增加近70%。同時采用計算流體動力學進行模擬計算,計算結果表明,傳統(tǒng)葉片效率損失估計在4%⁵%,而階梯型葉片效率反而增至60%。

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【部分圖文】：

圖1馬格努斯效應原理圖

圖3Chiral葉片的葉素構成2基于BEM設計與分析

)式中:U∞和ρ分別為來流速度和密度。圖1馬格努斯效應原理圖大氣邊界層中，平均風速隨高度發(fā)生變化，其變化規(guī)律稱為風剪切或風速廓線，風速廓線可采用對數(shù)律分布或者冪函數(shù)分布，如圖2所示。圖2大氣邊界層中風速變化的規(guī)律根據(jù)式(1)可以看出，升力的大小主要取決于來流速度和圓柱體的結構尺寸....

圖4葉片的幾何示意圖其功率系數(shù)可以表示為:

圖4葉片的幾何示意圖其功率系數(shù)可以表示為:CP=Pr12ρAU3#=4(1－a)2a(6)由此，可以計算出風輪掃掠面積A:A=2PrρCPU3#(7)因此，風輪半徑Ｒ可以表示為:Ｒ=Aπ槡(8)氣動力開始處的半徑Ｒ為1/4葉輪半徑處，葉素的展長b為:b=Ｒ－Ｒ0N(9)式中:N為....

圖5馬格努斯風機葉素氣流速度和氣動力組成［11］在葉輪旋轉平面上的圓柱葉片的徑向位置處的速

a'1+a'=σCLcosφi－CDsinφi()4sinφicosφi(13)a1－a=σCLsinφi+CDcosφi()4sin2φi(14)C1=CLcosφi+CDsinφi(15)C2=CLsinφi－CDcosφi(16)2.2Chiral葉片的BEM分析為了便于計....

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