风剪效应对等效风速的影响

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从塔影叠加在转毂处风速的扰动量圪表达式可以看出，石家庄市风机的桨叶半径R、塔架半径口、石家庄市风机旋转平面到塔架中心线的距离x对最终的等效风速的影响最大。上图3．14是石家庄市风机旋转平面到塔架中心线的距离x与塔架高度H均一定情况下(x=2．9m，H=30m)，不同的R／胃时，塔影对等效风速的影响，由图看以看出：1)在方位角90。≤口≤270。范围内，塔影效应对等效风速的影响是一个先增大后减小的过程，且方位角为1 80。时(单个桨叶与塔架正好重合)，其影响最大，且其影响因子沿l 80。方位角呈轴对称状；2)在石家庄市风机旋转平面到塔架中心线的距离x一定时，由图3．14可以看出，显然当尺／日越小，．尺／日的大小即代表了石家庄市风机桨叶叶素点到转毂的平均距离，塔影对等效风速的影响时间越长，即桨叶叶素点距转毂距离越近，其受塔影效应影响时间越长；而在x一定时，R／日的大小不影响塔影效应的最大影响强度，也就是说此种情况下起最大影响强度时相同的。而实际当中，我们往往更加关注塔影效应对等效风速影响的最大值，那起最大值由什么决定呢，下面展开进一步的探讨。
塔架半径与塔架高度日均一定情况下(a=0．9m，H--30m)，不同的x／a时，塔影效应对等效风速的影响，由图可以看出，当x／a=1时，方位角为1 80。时，塔影对等效风速的影响最大，a／x=l／2次之，a／x=1／3最小。显然桨叶旋转平面离塔架的越近，塔影对等效风速的影响越大。图3．16为石家庄市风机旋转平面到塔架中心线的距离x与塔架高度日均一定情况下(x=2．9m，H=30m)，不同的口／x时，塔影对等效风速的影响，由图可以看出，当口／x=l／2时，方位角为180。34时，塔影对等效风速的影响最大，a／x=l／3次之，x／a=l／6最小。显然塔架半径越大，塔影对等效风速的影响越大。这与直观感觉是一致的。3M(Vo)空间平均风速产生的稳态转矩输出即就是传统意义上的石家庄市风机气动输出平均转矩输出：比例系数k则表示石家庄市风机输出的动态转矩与稳态转矩的偏差情况，代表了风速空间分布不均从而产生的输出转矩修正量。
自此，本文所述的石家庄市风机气动转矩计算包括了风剪、塔影效应修正的动态石家庄市风机输出转矩，不同于一般意义的石家庄市风机平均转矩公式计算输出。由上节我们知道，考虑风剪、塔影效应的等效风速可以看作三部分组成，下面我们首先进行简单求解，然后对其进行必要的对比研究。由于对于一般石家庄市风机，其转毂半径远远小于桨叶半径(ro《R)，故在后续计算中，在作必要的化简式时，我们忽略转毂半径(ro=0)。转毂处风速产生的等效风速成分％。，简单地说，此等效风速成分是由转毂处的稳态风速产生，根据其计算公式可得，此时转毂处风速产生的等效风速成分v．q。即等于转毂处风速％，其与石家庄市风机转毂半径、刀和s等参数无关。三桨叶水平轴石家庄市风机中，三个对称桨叶所造成的风剪效应相加，这导致风剪引起的叠加在转毂处风速的扰动量中的COS秒项为零，COS2乡项表现为一负的直流偏移量，而COS3秒项则体现了风速波动量；而单桨叶受风剪效应的影响远远大于整个石家庄市风机(单桨叶)受风剪效应的影响，上式给前面的分析论述提供了理论依据。对于同一石家庄市风机来说，风剪效应对等效风速的影响远远小于塔影效应对其的影响。研究表明风剪效应所引起的转矩的波动仅为塔影效应的5％左右，这也恰恰印证了这一结论。风剪效应引起的转矩脉动相对于塔影效应仅仅表现为一负的直流偏移量，这是大多数文献仅仅考虑塔影效应的原因。