風能模擬實驗

IllustrationLOGO風能模擬實驗目錄CONTENTS實驗目的01實驗要求02實驗內容及步驟03原理分析04實驗記錄05實驗目的ONELOGOPART011、了解影響風輪吸收功率的因素；2、了解風功率系數(shù)Cp及貝茲理論；3、了解葉尖速比概念；通過本實驗學生可了解風力機的基本工作原理，了解風力發(fā)電機第一環(huán)節(jié)中風力機吸收自然界風能的基本理論，并了解影響風力機吸收風能的幾個重要因素。為風力發(fā)電后續(xù)教學及實驗打下基礎。InputTitle實驗目的實驗要求TWOLOGOPART011、實驗前應認真閱讀第一章、第二章節(jié)內容，確保實驗過程的安全操作及安全防范；2、參閱第三章中的有關內容；3、參閱《風電機組發(fā)電運行與檢修實驗臺（SH-G-G）電氣圖紙》；4、學生動手操作前應征得實驗指導教師的同意后方可動手操作；5、本實驗屬于操作類實驗，操作前確保設備無異物，確保人員與設備之間的安全距離。6、遵守操作步驟，認證記錄實驗數(shù)據(jù)。7、確保拖動電機及發(fā)電機鏈接完好，同時確保拖動平臺前不要站人LOGOTHREE實驗內容及步驟PART011、檢查設備電源，確保設備處于供電狀態(tài)；2、檢查液壓裝置是否鏈接完整；3、將電器柜側面的QS22.2開關轉至on，通電后面板紅色電源指示燈常亮；4、在HIM中進行登陸。選擇用戶admin，密碼1；5、進入“機組狀態(tài)”界面中觀察如下圖1所示上端紅色區(qū)域的內容，確定當前為手動模式（顯示深灰色“自動控制選擇”表示為手動模式）實驗內容及步驟6、點擊主界面按鈕，返回至主界面，進入“機組操作”，點擊“原動機啟動”按鈕，同需要給拖動電機設定一個速度值。7、操作后再次返回“機組狀態(tài)”界面觀察下端紅色“其他參數(shù)”中的相關參數(shù)并且進行記錄實驗基礎知識及原理1.影響風輪吸收功率的因素1)風輪功率計算公式推導當風速以v的速度吹向風輪，使風輪轉動，設所選擇的風輪其掃略面積為A,空氣密度為ρ，時間為1s中流向風輪的空氣所具有的動能為：Nv=12mv2=12ρAV?v2=12ρAv3（1.1）若風輪半徑為R,則由公式（1.1）得：Nv==12ρAv3=12ρAv3=π2ρR2v3（1.2）公式（1.2）為理想狀態(tài)下風輪捕獲風能的表達式，但在實際運用當中，這些風能不可能全部被風輪所捕獲而轉換成機械能，設風輪捕獲的風能并轉換成機械能由風輪軸輸出的功率為N，并稱為風輪功率，它與NV之比，稱為風輪的功率系數(shù)（或風能利用系數(shù)），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：?風輪功率與風輪直徑的平方成正比；?風輪功率與風速的立方成正比；?風輪功率與風輪的葉片數(shù)目無直接關系；?風輪功率與風輪功率系數(shù)成正比；因此，當風輪大小、工作風速一定時，盡可能提高Cp值，以增大風輪的功率，是設計人員追求的主要目標之一。2)貝茨理論貝茨理論：假設風輪是理想的，也就是說沒有輪轂，葉片數(shù)無窮多，流過的風沒有摩擦損失，是個理想的轉換器，經(jīng)過推導，Cp為：Cpmax=0.593(1.5)即理論上風輪可捕獲風能為59.3%，但在實際中是達不到此值，一般Cp值可取為0.2-0.5。3)葉尖速比旋轉著的風輪葉片的葉尖速度與吹向風輪的風速之比，用λ表示,其公式為：λ=ωRv（1.6）式（1.6）中，R為風輪半徑；ω為吹向風輪的風速。2.功率-轉速特性曲線已知N=π2ρR2v3Cp和Cp=f(λ)，當風輪在一定風速下運行時v、ρ、R均為常數(shù)，則N是Cp函數(shù)，而Cp是λ函數(shù)，λ又是反映轉速n的大小，故可以得出N=f(λ)關系。注：Cp=f(λ)推導可參見葉片設計中相