风能模拟实验

IllustrationLOGO风能模拟实验目录CONTENTS实验目的01实验要求02实验内容及步骤03原理分析04实验记录05实验目的ONELOGOPART011、了解影响风轮吸收功率的因素；2、了解风功率系数Cp及贝兹理论；3、了解叶尖速比概念；通过本实验学生可了解风力机的基本工作原理，了解风力发电机第一环节中风力机吸收自然界风能的基本理论，并了解影响风力机吸收风能的几个重要因素。为风力发电后续教学及实验打下基础。InputTitle实验目的实验要求TWOLOGOPART011、实验前应认真阅读第一章、第二章节内容，确保实验过程的安全操作及安全防范；2、参阅第三章中的有关内容；3、参阅《风电机组发电运行与检修实验台（SH-G-G）电气图纸》；4、学生动手操作前应征得实验指导教师的同意后方可动手操作；5、本实验属于操作类实验，操作前确保设备无异物，确保人员与设备之间的安全距离。6、遵守操作步骤，认证记录实验数据。7、确保拖动电机及发电机链接完好，同时确保拖动平台前不要站人LOGOTHREE实验内容及步骤PART011、检查设备电源，确保设备处于供电状态；2、检查液压装置是否链接完整；3、将电器柜侧面的QS22.2开关转至on，通电后面板红色电源指示灯常亮；4、在HIM中进行登陆。选择用户admin，密码1；5、进入“机组状态”界面中观察如下图1所示上端红色区域的内容，确定当前为手动模式（显示深灰色“自动控制选择”表示为手动模式）实验内容及步骤6、点击主界面按钮，返回至主界面，进入“机组操作”，点击“原动机启动”按钮，同需要给拖动电机设定一个速度值。7、操作后再次返回“机组状态”界面观察下端红色“其他参数”中的相关参数并且进行记录实验基础知识及原理1.影响风轮吸收功率的因素1)风轮功率计算公式推导当风速以v的速度吹向风轮，使风轮转动，设所选择的风轮其扫略面积为A,空气密度为ρ，时间为1s中流向风轮的空气所具有的动能为：Nv=12mv2=12ρAV∗v2=12ρAv3（1.1）若风轮半径为R,则由公式（1.1）得：Nv==12ρAv3=12ρAv3=π2ρR2v3（1.2）公式（1.2）为理想状态下风轮捕获风能的表达式，但在实际运用当中，这些风能不可能全部被风轮所捕获而转换成机械能，设风轮捕获的风能并转换成机械能由风轮轴输出的功率为N，并称为风轮功率，它与NV之比，称为风轮的功率系数（或风能利用系数），用CP示，即：Cp=NNv=Nπ2ρR2v3（1.3）即：N=π2ρR2v3Cp(1.4)由公式（1.4）得知：由公式（1.4）得知：⚫风轮功率与风轮直径的平方成正比；⚫风轮功率与风速的立方成正比；⚫风轮功率与风轮的叶片数目无直接关系；⚫风轮功率与风轮功率系数成正比；因此，当风轮大小、工作风速一定时，尽可能提高Cp值，以增大风轮的功率，是设计人员追求的主要目标之一。2)贝茨理论贝茨理论：假设风轮是理想的，也就是说没有轮毂，叶片数无穷多，流过的风没有摩擦损失，是个理想的转换器，经过推导，Cp为：Cpmax=0.593(1.5)即理论上风轮可捕获风能为59.3%，但在实际中是达不到此值，一般Cp值可取为0.2-0.5。3)叶尖速比旋转着的风轮叶片的叶尖速度与吹向风轮的风速之比，用λ表示,其公式为：λ=ωRv（1.6）式（1.6）中，R为风轮半径；ω为吹向风轮的风速。2.功率-转速特性曲线已知N=π2ρR2v3Cp和Cp=f(λ)，当风轮在一定风速下运行时v、ρ、R均为常数，则N是Cp函数，而Cp是λ函数，λ又是反映转速n的大小，故可以得出N=f(λ)关系。注：Cp=f(λ)推导可参见叶片设计中相