本书旨在介绍一些关于风力机设计的基本原理。在不同的章分别讨论了风力机性能的分析方法、风力机的改善途径、故障诊断以及如何调整风力机在使用中出现的不利因素。本书的内容被分为5个部分：第1部分主要介绍风力机叶片的设计，第2部分对发电机和齿轮系统进行了详细的介绍，第3部分关注于风力机塔架及其基础的问题，第4部分讲述其控制系统，后一部分讨论了一些风力机在环境方面的问题。

张振华，工程师，2005至2009从事数学教学工作，2009至2012从事电子设计研发。2015至今从事电气自动化研发与软件编写。

译者序

原书前言

第1部分　空气动力学1

第1章　风力机叶片设计2

1.1　简介2

1.2　理论最大效率3

1.3　推动力3

1.4　实际效率5

1.5　水平轴风力机的叶片设计6

1.5.1　叶尖速度比6

1.5.2　叶片的平面形状和数量7

1.5.3　配置9

1.5.4　空气动力学12

1.5.5　扭转角14

1.5.6　非设计工况和功率调节14

1.5.7　智能叶片设计15

1.5.8　叶片形状综述17

1.6　叶片负载17

1.6.1　气动负载18

1.6.2　重力和离心力负载19

1.6.3　结构负载分析19

1.6.4　挥舞弯曲20

1.6.5　摆振弯曲21

1.6.6　疲劳负载22

1.6.7　叶片结构区域22

1.7　总结23

参考文献24

第2章　使用聚风环技术的高功率输出风力机27

2.1　简介27

2.2　风力收集加速装置的开发（具有边缘的扩散器护罩，被称为“聚风环”） 28

2.2.1　选择扩散器型结构作为基本形式28

2.2.2　形成涡流的环形板（被称为“边缘”）的思想29

2.2.3　一种具有边缘扩散器护罩的风力机的特性31

2.3　覆盖风力机具有边缘的紧凑型扩散器的开发32

2.3.1　紧凑型聚风环风力机输出性能测试的试验方法33

2.3.2　作为聚风环的紧凑型边缘扩散器形状的选择33

2.3.3　具有紧凑型扩散器聚风环的风力机的输出功率35

2.3.4　现场试验36

2.4　在中国应用5kW风力机为农业灌溉提供稳定的电力37

2.5　有效利用城市海滨的风能38

2.6　总结40

参考文献41

第3章　应用树脂成型工艺对使用复合材料的风力机叶片的生态模制42

3.1　简介42

3.2　生态模制方法43

3.2.1　生态模制的概念43

3.2.2　概率方法的应用44

3.3　叶片结构、材料和机械特性45

3.3.1　三明治结构45

3.3.2　机械特性45

3.3.3　几何结构和尺寸46

3.4　RTM成型工艺47

3.5　渗透性的公式化（达西定律） 48

3.5.1　测量渗透率原理（一维流1D） 48

3.5.2　纵向渗透率与横向渗透率（三维流3D） 48

3.6　结果与讨论51

3.6.1　一个单向层情况下树脂流动行为的仿真51

3.6.2　两个单向层情况下树脂流动行为的仿真52

3.7　总结54

参考文献54

第4章　利用微分进化算法对垂直轴风力机气动外形的优化56

4.1　简介56

4.1.1　可替代能源56

4.1.2　风力机类型56

4.1.3　计算模型57

目　录Ⅺ

4.1.4　目标58

4.2　垂直轴风力机的性能58

4.2.1　风速和叶尖速度比58

4.2.2　几何形状确定59

4.2.3　性能预测59

4.3　方法论60

4.3.1　要求60

4.3.2　针对性模块化设计61

4.4　工具箱61

4.4.1　几何外形生成61

4.4.2　网格生成63

4.4.3　求解器65

4.4.4　后处理65

4.4.5　优化66

4.5　结果68

4.5.1　网格依赖性研究68

4.5.2　基线几何形状70

4.5.3　实例1：3参数优化72

4.5.4　实例2：4参数优化77

4.6　总结81

参考文献81

第2部分　发电机与齿轮系统83

第5章　风力发电机中具有辅助绕组的感应电机的性能评估84

5.1　简介84

5.2　风力发电机85

5.3　提出的技术86

5.4　实验结果89

5.5　探讨与总结91

参考文献92

第6章　在风力机齿轮箱中有关疲劳度评估的动态齿轮接触力的时域建模

与分析94

6.1　简介94

6.2　风力机的时域分析95

6.3　齿轮的转矩反向问题98

6.4　时域仿真的统计学不确定性影响102

6.5　简化的齿轮接触疲劳分析106

6.6　总结110

参考文献111

本书主要包括风力机技术发展概述、风力机设计方面和性能要求、风力机风轮的性能和设计方案、风力机叶片设计要求、变风速条件下动态稳定及性能的提高所需的传感器和控制设备、离网型风电系统、建筑物环境中的风能转换技术和影响风力机安装的环境问题与经济因素等内容。

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