叶片的空气动力学基础 鹏芃 在风力机基础知识一节中介绍过叶片的升力与阻力基本知识,本节将进一步介绍相关理论知识。在风力础知识一节中已作介绍的不再重复,仅介绍有关内容的提高部分。 下面是一幅常见翼型的几何参数图,该翼型的中弧线是一条向上弯曲的弧线,称这种翼型为不对称翼型弯度翼型。 当弯度等于0 时,中弧线与弦线重合,称这种翼型为对称翼型,下图为一个对称翼型。 常用叶片的翼型 下图是一个性能较好的低阻翼型,是带弯度翼型,在水平轴风力机中应用较多。 带弯度翼型的升力与失速 下面为一个低阻翼型的气流动力图,翼型弦线与气流方向的夹角(攻角)为 α , 正常运行时气流附着翼面流过,靠近翼型上方的气流速度比下面的气流速度快,根据流体力学的伯努利原理,翼型受到一个上力 Fl,当然翼型也会受到气流的阻力Fd。 这是正常的工作状态,有较大的升力且阻力很小。但翼型并不是在任何情况下都能产生大的升力。如果大到一定程度,气体将不再附着翼型表面流过,在翼型上方气流会发生分离,翼型前缘后方会产生涡致阻力急剧上升升力下降,这种情况称为失速。见下图 翼型什么时候开始失速,下面是这种翼型的升力系数与阻力系数随攻角的变化曲线参考图,图中绿色的力曲线、棕色的是阻力曲线。在曲线中可看出,攻角α 在 11 度以下时升力随α 增大而增大,当攻角α 大度时进入失速状态,升力骤然下降,阻力大幅上升,在α 等于45 度时升力与阻力基本相等。翼型开始失攻角α 的值称为失速角。 大多数有弯度的薄翼型与该曲线所示特性相近。在曲线图中看出翼型在攻角为0 时依然有升力,这是因使攻角为0,翼型上方气流速度仍比下方快,故有升力,当攻角为一负值时,升力才为0,此时的攻角称升攻角或绝对零攻角。 翼型在失速前阻力是很小的,在近似计算中可忽略不计。 当攻角为0 时,有弯度的翼型的压力中心在翼型的中部,随着攻角的增加(不大于失速角)压力中心向动到1/4 弦长位置。 对称翼型的升力与失速 对称翼型的升力与阻力等气动特性与有弯度翼型类似,但对称翼型在攻角为零时升力为零,因为此时翼面与下面气流速度相同。下面是对称翼型的升力系数与阻力系数随攻角的变化曲线参考图,图中绿色的力曲线、棕色的是阻力曲线。在升力型垂直轴风力机中较多使用对称翼型。 对称翼型的压力中心在不失速时在1/4 弦长位置,不随攻角变化而移动。 比较有弯度的薄翼与对称翼型两个曲线图,两曲线相似,可近似认...