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风透镜风车:"叶片的诱导阻力"和"翼尖小翼"

日期:2015-06-30    来源:风能产业网

国际风力发电网

2015
06/30
09:55
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关键词: 风透镜风车 风电机组 翼尖小翼


近日,日本研发出一种名为“风透镜风车”的风电机组,该机组的叶片周围安装有圆环,据称可以使发电量提高至传统风机的2.5倍。

 

 

为什么这种风机的发电量会这么高?这还要从飞机的“诱导阻力”(induced drag)和“翼尖小翼”(winglet或wingtip)说起。

飞机在飞行过程中,机翼的上下翼面会形成压力差,形成升力使飞机飞行。由于下翼面的气压高于上翼面的气压,这使得下翼面处的气流都想往上跑来平衡压差,但是前后都在吹风,它跑不过去,怎么办呢?它就从侧面,也就是沿着飞机的机翼(展向)跑,从翼尖那里翻上去。

 

 

但是它在往上翻的同时机翼在往前移动,所以等到它翻上去了,机翼就不再原处了,于是它刹不住车又往下走了,这样一个不断旋转的过程,就会在翼尖处形成叫做“尾涡”的东西。

 

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尾涡的能量非常大,它会带动下翼面的空气跟它一起斜向下流动,这样机翼的升力就不再是垂直向上而是斜向上翼面后方,这时再把升力分解,那个向后的分力就是“诱导阻力”了。

 

 

而“翼尖小翼”就是为了阻止尾涡生成而设计的,它可以有效地阻碍上下翼面的空气绕流,降低因翼尖尾涡造成的“诱导阻力”,减小绕流对升力的破坏,提高升阻比,达到增加升力的目的。

 

 

这款“风透镜风机”叶片周围的圆环,就起到了翼尖小翼的作用,减小了绕流对升力的破坏,增加了叶片升力,提高风机效率。

由于翼尖尾涡中的空气压强低,如果空气中含有足够的水蒸气,就会因膨胀冷却而结成水珠,形成由翼尖向后的两道白雾状的涡流迹线。这也就是丹麦HomsRev海上风电场形成雾状尾流的原因。

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