研究風能工程中的空氣動力問題的方法有理論計算，風洞實驗和風場測試，它們相互補充，相互促進。由於繞風力機的流動十分複雜，目前，理論計算還有一定的侷限性，因此，還需要通過風洞實驗和風場測試的方法來加以補充和完善。
本章主要圍繞水平軸風力發電機組空氣動力學理論進行闡述，內容包括動量理論，葉素理論，葉素-動量理論等基本理論，風輪的氣動特性，葉片設計，葉尖損失，翼型公升力和阻力等內容；
研究風力發電機的氣東理論需要具備一定的流體動力學的知識，諸如不可壓縮氣流靜態貝努利（bernoulli）方程和連續性概念。biot-s**art法則，類似於電磁場來確定渦流速度，kutta-joukowski確定邊界渦流等。
動量理論可用來描述作用在風輪上的力與來流速度之間的關係。
流經轉動盤面的整個氣體流速的變化乘以質量流率，即是整個氣體流動量的改變：
3- 1）
動量的變化完全來自於制動槳盤的靜壓的改變，而且整個流管周圍都被大氣包圍，上下靜壓差為0，所以有：
3- 2）
通過貝努利方程可以獲得此壓力差，因為上風向和下風向的能量不同，貝努利方程表示在穩定條件下，流體中的整個能量由動能、靜壓能和位能組成。不對流體做功或流體不對外做功的情況下，總能量守恆，因此對單位氣流，有下式成立：
3- 3
上風向氣流有：
3- 4)
假設氣體未壓縮，並且在水平方向則
3- 4a)
同樣下風向氣流有：
3- 4b)
兩方程相減得到：
3- 5)
代入方程(3-2)得
3- 6)
這樣可匯出：
3- 7)
可以看出，一半的軸向氣流損失發生在流經制動槳盤時，另一半在下風向。
圖 3.1
能量吸收制動槳盤和氣流管狀圖
葉素理論的基本出發點是將風輪葉片沿展向分成許多微段，稱這些微段為葉素，如前面所述，多個圓環，半徑，徑向寬。在每個葉素上作用的氣流相互之間沒有干擾，作用在葉片上的力可分解為公升力和阻力二維模型，作用在每個葉素單元的合成流速與葉片平面的夾角為攻角。翼型特徵係數和隨攻角的改變而改變。
乙個風輪，葉片數目，葉尖半徑，每個葉片弦長，槳距角（零公升力線與轉動平面夾角）。弦長和槳距角沿葉片展向變化，葉片以角速度旋轉，來流速度，給定半徑處，切向線速度，切線尾流速度，淨切線速度為，如圖 3.2和圖 3.
3所示。
圖 3.2
圓環形葉素單元
圖 3.3
作用在葉素上的力和氣流流速
從圖 3- 3可以看出，作用在葉素上的合成流速為：
3- 8）
其中是合成流速與旋轉平面的夾角，可以稱之為入流角。
3- 9）
攻角可表示為：
3- 10）
作用在單位圓環徑向寬上的公升力分量，與合成流速方向垂直，表示式為：
3- 11）
阻力分量與合成流速方向平行，表示式為：
3- 12）
採用葉素-動量理論可以計算風輪旋轉麵中的軸向誘導因子和切向誘導因子。葉素-動量理論基本假設為各個葉素單元作用相互獨立，各個圓環之間沒有徑向干擾，軸向誘導因子a並不沿著徑向方向改變。
作用在個葉片風輪上的氣動力在軸向方向合成為：
(3- 13）
單位掃掠圓環面積的軸向動量變化為：
3- 14）
尾流旋轉的動能來自於靜壓改變引起的切變動能，所以需要額外加在軸向圓環上的力為，我們可得到如下等式：
3- 15）
簡化之：
3- 16）
作用在葉素上的氣動力引起的葉輪軸向轉矩為：
3- 17）
作用在單位圓環面積上的角動量變化為：
3- 18）
軸向轉矩與角動量變化相等，得到：
3- 19）
簡化之：
3- 19a）
其中：係數
令解方程(3-16)和（3-19a），通過迭代計算，設定軸向誘導因子和切向誘導因子初值為0，反覆迭代，直至收斂，便可解出兩個誘導因子。迭代方程如下：
3- 20）
3- 21）
葉片實度定義為整個葉片面積佔葉輪面積的比率，葉片弦長實度定義為給定半徑處葉片弦長佔此半徑處葉輪圓周的比率，表示式如下：
3- 22）
值得注意的是，葉素-動量理論只適用於旋轉葉輪中各葉片長度一致的情況，這樣軸向誘導因子保持不變，否則葉片長度不一致，各葉片在徑向相互干擾，動量理論成立的條件不具備，不能應用。同時，葉尖速比最好大於3，這樣誤差才會小。
假設葉輪葉片數目足夠多，整個葉輪近似於乙個實體平面，忽略尾流擴充套件，簡化後的螺旋湍流尾流如圖3.4所示，稱為柱渦。下風向線湍流強度，沿旋轉軸分布，整個強度為。
圖 3.4
簡化的螺旋湍流尾流管狀圖
湍流旋轉的螺旋角，就是前面定義的入流角，渦流強度，n代表管形表面與垂直的方向，渦流強度在平行於轉動盤面方向的分量，由於軸向誘導速度在整個轉盤內不變，有：
3- 23)
尾流遠區：
3- 24)
如圖 3- 5渦流幾何關係圖，一圈內，整個線積分的和為，可得：
3- 25）
3- 26）
3- 27）
3- 28）
圖 3.5
渦流幾何關係圖
葉根處湍流主要引入尾流切向速度，所有的葉根處湍流形狀相同，整個強度和，引入的切向流速：
3- 29）
由動量理論，施加在圓環（內半徑r，外半徑r +）上的角動量變化率等於它的轉矩變化增量：
3- 30）
已知每單位圓環上的公升力為：
3- 31）
為向量乘積，
3- 32）
兩個方程相等得到：
3- 33)
3- 34）
作用在單位圓環面積上的轉矩增量：
3- 35）
功率為：
3- 36)
3- 37）
風能利用係數：
3- 38）
可以看出與動量理論得出結果類似。
本節主要講述風輪的氣動特性。主要分為考慮風輪尾流旋轉和不考慮風輪尾流旋轉。對於高葉尖速比的現代風機設計中，計算風機氣動效率時，可以不考慮尾流效率。
因為當半徑減小，切向流速增加，壓力下降，可以認為徑向壓力梯度與旋轉流場離心力平衡，半徑越大，轉動盤處離心力越大，靜壓力也就越大，這種引起尾流旋轉的壓降對軸向動量損失沒有影響。但對於風力提水機這樣的裝置，高起動轉矩，高實度，低尖速比，這種忽略導致的錯誤會很大，必須考慮尾流效應。
風輪由葉片和輪轂組成，具有以下幾何引數：
風輪葉片數：組成風輪的葉片個數。
風輪直徑：風輪旋轉時的風輪外圓直徑。
風輪面積：風輪掃掠面積。
風輪錐角：葉片與旋轉軸垂直的平面的夾角。
風輪仰角：風輪旋轉軸與水平面的夾角。
首先，假設一種簡單的理想情況：
（1）風輪沒有偏航角、傾斜角和錐度角，可簡化成乙個平面槳盤；
（2）風輪葉片旋轉時不受到摩擦阻力；
（3）風輪流動模型可簡化成單元流管；
（4）風輪前未受擾動的氣流靜壓和風輪後的氣流靜壓相等，即；
（5）作用在風輪上的推力是均勻的；
（6）不考慮風輪後的尾流旋轉。
風力發電機是吸收風能的裝置，流過風輪轉盤的氣流動能下降，氣體流量也受到影響。如圖 3.6，氣體流管內的氣體由於未被壓縮，降低速度之後, 氣流向輪盤徑向擴充套件，氣流在流過葉輪盤面時，靜壓下降，離開葉輪盤面時，流體靜壓低於大氣壓，此部分稱為尾流區，當氣流到達尾流遠區時，靜壓恢復到大氣壓，這種氣壓的恢復是以犧牲動能為代價的，所以在尾流遠區上，靜壓沒有改變，只是氣體動能降低。
圖 3.6
風力發電機能量吸收氣體管狀圖
我們拋開不同風力發電機設計，只考慮其能量吸收過程，提供給風力發電機能量的是轉動的葉輪盤面，這裡我們稱它為「制動槳盤」.
盤面上風向的流管截面積擴張是因為在整個過程中氣體質量流率要保持一致，單位時間內流管的氣體質量為，其中，：空氣密度；：管狀截面積；：流速。由質量流率相等，可得：
3- 39)
其中：上風向； ：盤面處 ：下風向尾流遠區
我們可以認為制動槳盤引入乙個變化流速作用在自由的空氣上，用來表示，a稱為軸流誘導因子，或入流因子，在盤面處，氣體流速為：
3- 40
風力發電機組驗收規範
1 驗收準備 1 機組移交生產驗收資料 2 質保期內風電機組的執行日誌 維護記錄 大修記錄 故障統計表 備件及消耗品使用記錄 3 質保期內風電機組所發現的問題 整改消缺記錄與報告 裝置消缺情況及遺留問題 4 裝置執行資料 風電機組單機各月發電量 單機各月年可利用率 風電場各月年可利用率及其計算方法 ...
風力發電機組驗收試驗報告
機組型別 買方 東方汽輪機 賣方 東汽機組編號 現場機組編號 該風力發電機 以下簡稱風機 已完成除錯驗收，並已完成小時試執行。依據合同附件要求，現進行驗收試驗。試驗專案如下 1 緊急停機 分別啟用 解除機艙及變頻器緊急停機按鈕，觀察控制器內訊號及風機執行。2 在各種執行條件下剎車 檢測風機在各種運 ...
風力發電機組的執行維護技術
隨著科技的進步，風電事業的不斷發展。風能公司下屬的達坂城風力發電場的規模也日益擴大，單機容量從30kw逐漸公升至600kw，風機也由原來的引進進口裝置，發展到了如今自己生產 設計的國產化風機。伴隨著風機種類和數量的增加，新機組的不斷投運，舊機組的不斷老化，風機的日常執行維護也是越來越重要。現在就風機...