第一章风力机得基本理论及构造.ppt

第一章风及风能资源 第一节 风的形成 第二节 风的测量 第三节 风能资源的计算及分布 第一节 风的形成 一、大气环流 风的形成是空气流动的结果。 空气流动的原因是地球绕太阳转，由于日地距离和方位不同，地球上各纬度所接受的太阳辐射强度也就各异。赤道和低纬度地区比极地和高纬度地区太阳的辐射强度强，地面和大气接受的热量多，因为温度高，这种温差形成了南北间的气压梯度，在等压面向北倾斜，空气向北流动。 综上所述，由于地球表面受热不均，引起大气层中空气压力不均衡，因此形成地面与空气的大气环流。 二、季风环流 在一个大范围地区内，它的盛行风向或气压系统有明显的季节变化，这种在一年内随着季节不同有规律转变风向的风，称为季风。季风盛行地区的气候又称季风气候。 1、海陆分布对中国季风的作用 海洋的热容量比陆地大的多。冬季，陆地比海洋冷，大陆气压高于海洋，气压梯度力自大陆指向海洋，风从大陆吹响海洋；夏季则相反，陆地很快变暖，海洋相对较冷，陆地气压低于海洋，气压梯度力有海洋指向大陆，风从海洋吹响大陆。 中国东临太平洋，南邻印度洋，冬夏的海陆温差大，所以季风气候明显。 2、行星风带位置季节转换对中国季风的作用 地球上存在着5个风带 由图可看出，信风带、盛行西风带、极地东风带、在南北半球是对称分布的。这5个风带，在北半球的夏季都向北移动，而冬季则向南移动。这样冬季西风带的南缘地带可以变成东风带。因此冬季盛行风就会发生180°的变化。 冬季，中国主要在西风带的影响下，强大的西伯利亚高压笼罩着全国，盛行偏北气流。夏季，西风带北移，中国大连路在热低压控制下，副热带高压也北移，盛行偏南风。 3、青藏高原对中国季风的作用 青藏高原占中国陆地面积的四分之一，平均海拔在4000米以上，对应于周围地区具有热力作用。在冬季，高原上气温较低，周围大气温度较高，这样形成下沉气流，从而加强了地面高压系统，使冬季风增强；在夏季，高原相对于周围自由大气是一个热源，加强了高原周围的低压系统，使夏季风得到加强。 第二节 风的测量 风为矢量，既有大小，又有方向，所以风的测量包括风向和风速测量两项。 一、风向测量 风向测量是指测量风的来向 （一）风向标 风向标是测量风向的最通用的装置，有单翼型、双翼型和流线型等。风向标一般是由尾翼、指向杆、平衡锤及旋转主轴4部分组成的首尾不对称的平衡装置。其重心在支撑轴的轴心上，整个风向标可以绕垂直轴自由摆动。在风的动压力作用下取得指向风的来向的一个平衡位置，即为风向的指示。传送和指示风向标所在方位的方法很多，有电触点盘、环形电位、自整角机和光电码盘4种类型，其中最常用的是码盘 风向杆的安装方位指向正南。风速仪（风速和风向）一般安装在离地10m的高度上。 （二）风向表示法 　风向是指风的来向。风向的测量单位，用方位来表示。 陆地上，一般用16个方位表示，海上多用36个方位表示；在高空则用角度表示。风向表示风向一般用16个方位表示，即北东北（NNE）、东北（NE）、东东北（ENE）、东（E）、东东南（ESE）、东南（SE）、南东南（SSE）、南（S）、南西南（SSW）、西南（SW）、西西南（WSW）、西（W）、西西北（WNW）、西北（NW）、北西北（NNW）、北（N）。静风记“C”。 　风向玫瑰图是在极坐标图上绘出一地在一年中各种风向出现的频率。因图形与玫瑰花朵相似，故名。“风向玫瑰图”是一个给定地点一段时间内的风向分布图。通过它可以得知当地的主导风向 二、风速的测量 风速是单位时间内空气在水平方向上所移动的距离。风速的测量使用旋转风速计、散热式风速计和声学风速计等，常用大大多数是旋转风速计。 （1）旋转式风速计：它的感应部分是一个固定转轴上的感应风的组件，常用的有风杯和螺旋桨叶片两种类型。风杯旋转轴垂直于风的来向，螺旋桨叶片的旋转轴平行于风的来向。 测定风速最常用的传感器是风杯，杯形风速器的主要优点是它与风向无关，所以百余年来获得了世界上广泛的采用。 杯形风速计一般由3个或4个半球形或抛物锥形的空心杯壳组成，杯形风速计固定在互成120°的三叉星形支架上或互成90°的十字形支架上，杯的凹面顺着同一方向，整个横臂架则固定在能旋转的垂直轴上。 由于凹面和凸面所受的风压力不相等，在风杯受到扭力作用而开始旋转，它的转速与风速成一定的关系。推导风标转速与风速关系可以有多种途径，大都在设计风速计时要详细的推导。 风速和风杯转速关系可由风洞试验得出，既风速 a由阻力矩所决定的常数，数值上等于启动风速v0，通常为0.5~1.2m/s;b为风速表系数，它与风杯的大小和机构有关，c是很小的系数，c/b≈10-4 ,表明风速与风杯并不严格的线性关系，N为单位时间内风杯的转数。 Ps:风洞试验 　风洞一般称之为风洞试验。简单地讲