風(fēng)力機(jī)技術(shù)及其設(shè)計作者簡介

張振華，工程師，2005至2009從事數(shù)學(xué)教學(xué)工作，2009至2012從事電子設(shè)計研發(fā)。2015至今從事電氣自動化研發(fā)與軟件編寫。

本書旨在介紹一些關(guān)于風(fēng)力機(jī)設(shè)計的基本原理。在不同的章分別討論了風(fēng)力機(jī)性能的分析方法、風(fēng)力機(jī)的改善途徑、故障診斷以及如何調(diào)整風(fēng)力機(jī)在使用中出現(xiàn)的不利因素。本書的內(nèi)容被分為5個部分：第1部分主要介紹風(fēng)力機(jī)葉片的設(shè)計，第2部分對發(fā)電機(jī)和齒輪系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，第3部分關(guān)注于風(fēng)力機(jī)塔架及其基礎(chǔ)的問題，第4部分講述其控制系統(tǒng)，后一部分討論了一些風(fēng)力機(jī)在環(huán)境方面的問題。

譯者序

原書前言

第1部分　空氣動力學(xué)1

第1章　風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計2

1.1　簡介2

1.2　理論最大效率3

1.3　推動力3

1.4　實際效率5

1.5　水平軸風(fēng)力機(jī)的葉片設(shè)計6

1.5.1　葉尖速度比6

1.5.2　葉片的平面形狀和數(shù)量7

1.5.3　配置9

1.5.4　空氣動力學(xué)12

1.5.5　扭轉(zhuǎn)角14

1.5.6　非設(shè)計工況和功率調(diào)節(jié)14

1.5.7　智能葉片設(shè)計15

1.5.8　葉片形狀綜述17

1.6　葉片負(fù)載17

1.6.1　氣動負(fù)載18

1.6.2　重力和離心力負(fù)載19

1.6.3　結(jié)構(gòu)負(fù)載分析19

1.6.4　揮舞彎曲20

1.6.5　擺振彎曲21

1.6.6　疲勞負(fù)載22

1.6.7　葉片結(jié)構(gòu)區(qū)域22

1.7　總結(jié)23

參考文獻(xiàn)24

第2章　使用聚風(fēng)環(huán)技術(shù)的高功率輸出風(fēng)力機(jī)27

2.1　簡介27

2.2　風(fēng)力收集加速裝置的開發(fā)（具有邊緣的擴(kuò)散器護(hù)罩，被稱為“聚風(fēng)環(huán)”） 28

2.2.1　選擇擴(kuò)散器型結(jié)構(gòu)作為基本形式28

2.2.2　形成渦流的環(huán)形板（被稱為“邊緣”）的思想29

2.2.3　一種具有邊緣擴(kuò)散器護(hù)罩的風(fēng)力機(jī)的特性31

2.3　覆蓋風(fēng)力機(jī)具有邊緣的緊湊型擴(kuò)散器的開發(fā)32

2.3.1　緊湊型聚風(fēng)環(huán)風(fēng)力機(jī)輸出性能測試的試驗方法33

2.3.2　作為聚風(fēng)環(huán)的緊湊型邊緣擴(kuò)散器形狀的選擇33

2.3.3　具有緊湊型擴(kuò)散器聚風(fēng)環(huán)的風(fēng)力機(jī)的輸出功率35

2.3.4　現(xiàn)場試驗36

2.4　在中國應(yīng)用5kW風(fēng)力機(jī)為農(nóng)業(yè)灌溉提供穩(wěn)定的電力37

2.5　有效利用城市海濱的風(fēng)能38

2.6　總結(jié)40

參考文獻(xiàn)41

第3章　應(yīng)用樹脂成型工藝對使用復(fù)合材料的風(fēng)力機(jī)葉片的生態(tài)模制42

3.1　簡介42

3.2　生態(tài)模制方法43

3.2.1　生態(tài)模制的概念43

3.2.2　概率方法的應(yīng)用44

3.3　葉片結(jié)構(gòu)、材料和機(jī)械特性45

3.3.1　三明治結(jié)構(gòu)45

3.3.2　機(jī)械特性45

3.3.3　幾何結(jié)構(gòu)和尺寸46

3.4　RTM成型工藝47

3.5　滲透性的公式化（達(dá)西定律） 48

3.5.1　測量滲透率原理（一維流1D） 48

3.5.2　縱向滲透率與橫向滲透率（三維流3D） 48

3.6　結(jié)果與討論51

3.6.1　一個單向?qū)忧闆r下樹脂流動行為的仿真51

3.6.2　兩個單向?qū)忧闆r下樹脂流動行為的仿真52

3.7　總結(jié)54

參考文獻(xiàn)54

第4章　利用微分進(jìn)化算法對垂直軸風(fēng)力機(jī)氣動外形的優(yōu)化56

4.1　簡介56

4.1.1　可替代能源56

4.1.2　風(fēng)力機(jī)類型56

4.1.3　計算模型57

目　錄Ⅺ

4.1.4　目標(biāo)58

4.2　垂直軸風(fēng)力機(jī)的性能58

4.2.1　風(fēng)速和葉尖速度比58

4.2.2　幾何形狀確定59

4.2.3　性能預(yù)測59

4.3　方法論60

4.3.1　要求60

4.3.2　針對性模塊化設(shè)計61

4.4　工具箱61

4.4.1　幾何外形生成61

4.4.2　網(wǎng)格生成63

4.4.3　求解器65

4.4.4　后處理65

4.4.5　優(yōu)化66

4.5　結(jié)果68

4.5.1　網(wǎng)格依賴性研究68

4.5.2　基線幾何形狀70

4.5.3　實例1：3參數(shù)優(yōu)化72

4.5.4　實例2：4參數(shù)優(yōu)化77

4.6　總結(jié)81

參考文獻(xiàn)81

第2部分　發(fā)電機(jī)與齒輪系統(tǒng)83

第5章　風(fēng)力發(fā)電機(jī)中具有輔助繞組的感應(yīng)電機(jī)的性能評估84

5.1　簡介84

5.2　風(fēng)力發(fā)電機(jī)85

5.3　提出的技術(shù)86

5.4　實驗結(jié)果89

5.5　探討與總結(jié)91

參考文獻(xiàn)92

第6章　在風(fēng)力機(jī)齒輪箱中有關(guān)疲勞度評估的動態(tài)齒輪接觸力的時域建模

與分析94

6.1　簡介94

6.2　風(fēng)力機(jī)的時域分析95

6.3　齒輪的轉(zhuǎn)矩反向問題98

6.4　時域仿真的統(tǒng)計學(xué)不確定性影響102

6.5　簡化的齒輪接觸疲勞分析106

6.6　總結(jié)110

參考文獻(xiàn)111

本書主要包括風(fēng)力機(jī)技術(shù)發(fā)展概述、風(fēng)力機(jī)設(shè)計方面和性能要求、風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的性能和設(shè)計方案、風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計要求、變風(fēng)速條件下動態(tài)穩(wěn)定及性能的提高所需的傳感器和控制設(shè)備、離網(wǎng)型風(fēng)電系統(tǒng)、建筑物環(huán)境中的風(fēng)能轉(zhuǎn)換技術(shù)和影響風(fēng)力機(jī)安裝的環(huán)境問題與經(jīng)濟(jì)因素等內(nèi)容。

本書理論與實踐緊密結(jié)合，數(shù)學(xué)表達(dá)式和較重要的推導(dǎo)公式有利于深入學(xué)習(xí)風(fēng)電機(jī)組技術(shù)的知識。本書結(jié)構(gòu)清晰，并且涵蓋了風(fēng)力機(jī)設(shè)計方面的諸多尖端技術(shù)。

本書可供風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員、研發(fā)人員、管理等相關(guān)人員閱讀，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)師生的參考書。

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