葉片的空氣動力學基礎
鵬芃在風力機基礎知識一節中介紹過葉片的公升力與阻力基本知識，本節將進一步介紹相關理論知識。在風力
礎知識一節中已作介紹的不再重複，僅介紹有關內容的提高部分。
常用葉片的翼型
下面是一幅常見翼型的幾何引數圖，該翼型的中弧線是一條向上彎曲的弧線，稱這種翼型為不對稱翼型
彎度翼型。
當彎度等於0時，中弧線與弦線重合，稱這種翼型為對稱翼型，下圖為乙個對稱翼型。
下圖是乙個效能較好的低阻翼型，是帶彎度翼型，在水平軸風力機中應用較多。
帶彎度翼型的公升力與失速
下面為乙個低阻翼型的氣流動力圖，翼型弦線與氣流方向的夾角（攻角）為α，正常執行時氣流附著翼
面流過，靠近翼型上方的氣流速度比下面的氣流速度快，根據流體力學的伯努利原理，翼型受到乙個上
力fl，當然翼型也會受到氣流的阻力fd。
這是正常的工作狀態，有較大的公升力且阻力很小。但翼型並不是在任何情況下都能產生大的公升力。如果
α大到一定程度，氣體將不再附著翼型表面流過，在翼型上方氣流會發生分離，翼型前緣後方會產生渦
致阻力急劇上公升公升力下降，這種情況稱為失速。見下圖
翼型什麼時候開始失速，下面是這種翼型的公升力係數與阻力係數隨攻角的變化曲線參考圖，圖中綠色的
力曲線、棕色的是阻力曲線。在曲線中可看出，攻角α在11度以下時公升力隨α增大而增大，當攻角α大
度時進入失速狀態，公升力驟然下降，阻力大幅上公升，在α等於45度時公升力與阻力基本相等。翼型開始失
攻角α的值稱為失速角。
大多數有彎度的薄翼型與該曲線所示特性相近。在曲線圖中看出翼型在攻角為0時依然有公升力，這是因
使攻角為0，翼型上方氣流速度仍比下方快，故有公升力，當攻角為一負值時，公升力才為0，此時的攻角稱
公升攻角或絕對零攻角。
翼型在失速前阻力是很小的，在近似計算中可忽略不計。
當攻角為0時，有彎度的翼型的壓力中心在翼型的中部，隨著攻角的增加（不大於失速角）壓力中心向
動到1/4弦長位置。
對稱翼型的公升力與失速
對稱翼型的公升力與阻力等氣動特性與有彎度翼型類似，但對稱翼型在攻角為零時公升力為零，因為此時翼
面與下面氣流速度相同。下面是對稱翼型的公升力係數與阻力係數隨攻角的變化曲線參考圖，圖中綠色的
力曲線、棕色的是阻力曲線。在公升力型垂直軸風力機中較多使用對稱翼型。對稱翼型的壓力中心在不失速時在1/4弦長位置，不隨攻角變化而移動。
比較有彎度的薄翼與對稱翼型兩個曲線圖，兩曲線相似，可近似認為在對稱翼型中公升力曲線經過0點，
翼型彎度增加公升力曲線向左方移動。
同時也近似認為在翼型失速前公升力曲線的斜率是個常數，其值為0.1/度或5.73/弧度。
以上這些曲線都是在理想狀態下的曲線，也就是翼型的雷諾數較大時的曲線。雷諾數小時最大公升力係數
小、失速攻角會減小、阻力係數也會增大。
葉片公升力的計算示例
知道乙個葉片的公升力曲線，知道氣體的流速與葉片的攻角就可以算出該葉片受到的公升力，根據空氣動力
型在不失速狀態下的公升力計算公式如下：fl=0.5*ρ*cl*v*v*c*l
式中fl是公升力，單位是n（牛頓）ρ是空氣密度，在低海拔、常溫下約為1.23kg/m3cl是公升力係數
v是氣體的流速，單位是m/sc是翼型弦長，單位是ml是葉片長度，單位是m
計算示例1：有乙個低阻型葉片，長度為8m，寬度（弦長）為1m，空氣流動速度是20m/s，攻角為8
其公升力：
根據低阻型葉片曲線當攻角為8度時cl為1.2，
fl=0.5*ρ*cl*v*v*c*l
fl=0.5*1.23*1.2*20*20*1*8=2361.6計算出公升力為2361.6牛頓
計算示例2：有乙個葉片為對稱翼型，長度為8m，寬度（弦長）為
對於對稱翼型可根據攻角直接算出公升力係數cl=10*0.1=1.0fl=0.5*ρ*cl*v*v*c*l
fl=0.5*1.23*1.0*25*25*1*8=3075計算出公升力為3075牛頓
1m，空氣流動速度是25m/s，攻角