四、动量-叶素理论

将动量理论应用在叶片的每个叶素上，就得到了目前风力发电机组风轮设计与分析最常用的模式：动量-叶素理论（BEM理论）。

动量-叶素理论在针对每个叶素做性能分析的同时，考虑到轴向和弦向诱导速度，理论基础相当完整。应用动量-叶素理论对风轮性能进行分析时，最关键的步骤是轴向诱导因子和弦向诱导因子的求解。

气流作用在风轮上，对风轮产生转矩。同时，风轮对气流有影响，气流在通过风轮后会有变化，参见图1-17和图1-19。

V=（V₁+V₂）/2

ɑ=（V₁-V）/V₁

V₂=V₁（1-2ɑ）

图1-19　气流与风轮的相互作用

式中，ɑ 为轴向诱导因子。风轮平面处的切向速度为ωr（1+ɑ'），ɑ'为切向气流诱导因子。

将动量模型的旋转尾流影响考虑进去时，作用在扫掠圆环面的轴向气动力为

习　　题

1.动量理论用来模拟　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

2.叶素理论把叶片视作由若干　　　　　　　　　　构成。假设　　　　　　　　　　的气动载荷是　　　　　　　　　　　　的，即每个　　　　　　类似于一个　　　　　来产生气动作用。

3.目前风力发电机组风轮设计与分析最常用的模式是　　　　　　，它在针对每个叶素作性能分析的同时，考虑到　　　　　　和　　　　　　诱导速度，理论基础相当完整。应用该理论对风轮性能进行分析时，最关键的步骤是　　　　　　和　　　　　　的求解。

4.根据叶素理论，对于叶片数为N_b的风轮系统，其拉力、扭矩和功率分别是什么？

5.动量理论有哪些假设？结论是什么？