理想风力机理论与叶片函数化设计
作者： 姜海波 著
出版时间： 2015年版
丛编项： 普通高等教育“十二五”规划教材
内容简介
《理想风力机理论与叶片函数化设计》主要探讨能产生最大功率的理想风力机的结构和性能，并以此为基础研究实际风力机叶片函数化设计方法。首先，提出理想风力机的概念，建立理想叶片的数学模型，并推导其功率、转矩、升力和推力性能表达式；其次，考虑结构强度和加工工艺等实际环境的特殊要求，对理想叶片进行实用化改造，以建立实际叶片的函数表达式，并用解析法计算其性能，提出实际叶片函数化设计方法，实现通过生成叶片函数图像的方式设计叶片模型。《理想风力机理论与叶片函数化设计》建立一个关于叶片函数化设计的独立完整的技术体系的基础框架，以解析法作为主要研究方法，以理想叶片的结构和性能作为理论基础，以实际叶片的设计和性能计算作为重点研究内容。
目录
前目
第1章概述1
1.1研究内容1
1.2研究目标3
研究现状3
1-4研究意义6
1.5研究方法7
第2章理论基础与基本关系式12
2.1设计工况叶素受力分析12
2.2各参数之间的基本关系13
2.3叶素气动性能微分公式14
2.4风力机气动性能积分公式16
2.5本章小结17
第3章理想风力机的叶片结构18
3.1理想叶片的含义18
3.2最佳攻角的计算18
3.3理想扭角的计算20
3.4理想弦长的计算21
3.5关于理想翼型22
3.6理想叶片的形态23
3.7本章小结24
第4章理想风力机的最高性能25
4.1功率性能及其限25
4.2转矩性能及其极27
4.3升力性能及其极29
4.4推力性能及其极30
4.5本章小结30
第5章理想风力机的—般性能32
5.1功率一般性能32
5.2转矩一般性能36
5.3升力一性能38
5.4推力一般性能40
5.5本章小结40
第6章平板翼型风力机及其性能41
6.1平板翼型及性能估算41
6.1.1小攻角绕流升力简介41
6.1.2大攻角绕流公式探讨42
6.1.3小攻角绕流阻力系数48
6.1.4升力和阻力的函数关系48
6.1.5升力和阻力的变化规律50
6.1.6平板翼型升阻比50
6.2平板翼型理想叶片的结构51
6.2.1最佳攻角51
6.2.2理想扭角52
6.2.3理想弦长52
6.3平板翼型风力机的性能53
6.3.1功率性能54
6.3.2转矩性能56
6.3.3升力性能57
6.3.4推力性能58
6.3.5启动性能58
6.4本章小结60
第7章函数翼型及其主要性能61
7.1翼型型线的函数构造法61
7.1.1茹科夫斯基翼型表达式的简化61
7.1.2般翼型型线的函数构造法63
7.1.3复杂翼型型线的函数构造法64
7.1.4光滑后缘翼型型线的函数构造法65
7.1.5风力机叶片翼型的函数表达67
7.1.6翼型参数表达式及翼型环视图69
7.2函数翼型主要性能计算73
7.2.1函数翼型速度分布73
7.2.2函数翼型压力分布75
7.2.3函数翼型升力系数计算77
7.3函数翼型及绕流计算的应用问题80
7.3.1翼型表达式的扩展问题80
7.3.2翼型解析计算的主要用途82
7.3.3翼型表达式的局限性83
7.4本章小结83
第8章对理想叶片的简化分析85
8.1叶片弦长和扭角的简化85
8.1.1简化目的和原则85
8.1.2阻力系数对弦长的影响87
8.1.3弦长曲线的简化方法87
8.1.4叶片升力和阻力分布90
8.1.5叶片攻角和扭角分布91
8.1.6简化叶片的外形示例93
8.2简化叶片风力机的性能94
8.2.1功率性能94
8.2.2转矩性能96
8.2.3升力性能97
8.2.4推力性能99
8.2.5启动性能100
8.3简化方式对性能的影响分析101
8.3.1叶片弦长的简化方式101
8.3.2简化方式对性能的影响102
8.4本章小结102
第9章实用风力机的最高性能104
9.1叶尖损失对结构的影响104
9.1.1基本关系式104
9.1.2弦长曲线修正106
9.1.3扭角曲线修正107
9.2实用风力机最高性能计算108
9.2.1功率性能计算108
9.2.2转矩性能计算111
9.2.3升力性能计算114
9.2.4推力性能计算117
9.3本章小结118
第10章实用叶片结构设计119
10.1确定翼型和最佳攻角119
10.2确定设计尖速比119
10.3直线弦长设计121
10.4扭角修正与处理122
10.5实用叶片外形设计123
10.6本章小结125
第11章实用风力机性能计算126
功率性能计算126
11.2转矩性能计算128
11.3升力性能计算130
11.4推力性能计算131
11.5本章小结132
第12章叶片函数化设计法133
12.1风力机叶片的数学模型133
12.1.1翼型函数的坐标变换133
12.1.2扭角的旋转变换134
12.1.3建立叶片数学模型135
12.1.4生成叶片图像示例136
12.2翼型之间的圆滑过渡138
12.2.1正弦曲线光顺法138
12.2.2圆柱与翼型的过渡139
12.3函数化设计步骤与示例141
12.3.1叶片函数化设计步骤141
12.3.2叶片函数化设计示例143
12.3.3用软件生成叶片图像152
12.3.4用软件求解风力机性能156
12.4本章小结158
参考文献159
附录—专用术语解释163
附录二主要符号的含义164
附录三常用关系式索引165
