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1、第十二章1、根据风速大小，如何使风力机组运行在不同状态?（1）风速很低时，机组处于停机状态；（2）风速达到或超过启动风速，机组进入变功率运行状态即随着风速增加发电功率也增加（3）风速达到额定风速时，使机组的功率达到额定功率；（4）当风速过大，超过切出风速，为了机组的安全，机组将进入停机保护状态。2、对转子施加最精确的气动影响方式是什么？有哪几种形式，如何实现？ 对转子施加最精准的气动影响方式是调整叶片的角度，即变桨。可采取两种变桨形式：（1）迎风变桨：使叶片前缘迎风旋转；（2）顺风变桨：使叶片前缘顺风旋转。3、发电机对转动系统的影响有哪几种？（1）同步发电机：借助励磁。（2）变速发电机（同步或
2、异步）：通过控制AC -DC - AC变流器。（3）异步发电机：通过极数切换。（4）带滑环的异步发电机：通过改变转子的电阻。4、迎风变桨控制方式和顺风变桨控制方式的优缺点？迎风变桨 优点：精确，运行稳定。缺点：在强风时，变桨角度相对较大。顺风变桨 优点：变桨角小，停车控制容易实现， 缺点：风力机上的推力将很大5、风力发电机对控制系统的影响速度有什么要求？ （ 1 ）偏航： 360 5 min。（ 2）变桨： （28）/s。（3）发电机转矩控制：快速。（ 4）频率控制：高速。6、PID 控制器的全称和时域表达式 全称为：比例积分微分控制器时域表达式：y + Tk x + k J xdt + k
3、xdpid7、 发电机的功率表达式及计算：C 二 0.5 v=6m/s n=3.14 R=50m P 二 1.225kg / m3PoptP 二 Cpv3兀R2/2opt Popt8、 风力机机器常数表达式及计算C二0.5 p二1.225kg / m3 丫二7 n =3.14 R=50mPoptoptQ 二 Cp兀R5 /（2兀）Poptopt第九章1、外部作用在风力机上的激振力，按其作用时间可分为哪种？（1）常力（近似常力）。（2）重复性的力（周期的）。（3）不确定的力（随机的）。（4）短时的力（瞬态的）。2、传动系统的激振源主要来自哪里？（1）叶片通过频率：叶片数目乘以转速，并含有高频部分
4、；（2）湍流风；（3）风切变对单叶片或双叶片风力机的影响；（4）控制器的切人、变桨以及发电机转矩的变化；（5）齿轮啮合。3、风力机动力学仿真主要任务是什么？（1）确定某些相关部件的剖面量，用做部件设计和认证的输入。（2）确定在所有运行条件下风力机的响应，以验证风力机的设计，确定风力机的功率曲线（3）控制系统的设计和优化。4、风力机动力学仿真模型有哪些模块？（1）外部环境条件（风况、海浪等）作为时序输入模块。（2）作用在叶片上的气动力模块。（3）模型的结构动力学（包括电气系统和控制器的响应）。5、风力机仿真在选择所用模型时要考虑哪些问题？（1）模型的深度和仿真的速度（2）风况的模拟（3）气动力的
5、模拟（4）结构力学的模拟6、从研发工程师的角度出发，风力机发电机的仿真模型建立后要做哪些验证工作？（1）模型参数的验证，例如，自振频率、阻尼和时间常数等。（2）风力机特性及控制器对功率曲线和发电量的影响。（3）疲劳载荷的考核和验证。（4）运行载荷和机动载荷的确证。（5）风况模型的验证。第八章1、风力发电机应用相似性理论的前提是什么(1) 叶尖速比不变，即风机叶尖切向速度与风速之比九二RO/V不变。(2) 叶型、叶片数目和材料相同。(3) 所有尺寸以桕同比例变化(半径、叶片弦长、主梁的尺寸)。2、按照相似理论可以将一台考核合格的风力机作为研究系列风力机的原型时，有哪两个限 制？( 1 )重力是否
6、可以承受(对于大型风机是关键问题)。( 2 )临界雷诺数不低于200 000。3、叶片缩放时是如何影响功率转矩、推力、转速、重力、气动力、离心力的？参考名称比值表达式影响规律功率P /P = R2 R22 1 2 1P = pCp （九）v 3 R 2兀 / 2R 2转矩M /M =R3 R32 1 21P = pC （九）v2R3兀 /2MR 3推力S /s = R2. R22 1 2 1P = pCs （九）v 2 R 2 兀/2R 2转速0= R /R2 1 1 2R 2重力G ；G = R3. R32 1 2 1R -1气动力L . L = R 2 R 22 1 2 1R 3离心力F
7、/F = R 2/R 22 1 2 1R 24、叶片重力在叶根产生的力矩表达式及计算，m=2000kg、g=98、l=50mM = mgl = 2000 x 9.8 x 50 = 9.8 x 105N m5、发电机额定功率的表达式P = MQ = 2 D (旳 DL)Q6、雷诺数的计算公式Re=叶片弦长*来流速度/粘性系数=ct/v7、离心力F在叶根产生的拉伸应力表达式b = F / AF8、离心力F的表达式及计算 m=2000kg、l=10m、Q =15rad/sF = mlQ 2 = 2000 xlO x 152 = 4.5 x106 N第七章1、参考力、推力，驱动力矩，功率的计算公式，令
8、远离风机前方风速v 为参考速度P参考力：F = v2兀R2st 2 1推力：S = F C （九）=P v2兀R2C （九）st s 2 1 s驱动力矩：M = RF C （九）=V2兀R3C （九）st M2 1M功率：P = vFC （九）=Ev3兀R2C （九）1 st P2 1P2、令设计叶尖比九=7，叶轮半径R=2m,额定转速n = 300r /min，风力机额定功率ANP = 4kw ， 风力机转速通过变桨固定在 n = 300r/min ， 风速在 v =10m/ s NN1v = 12m/sv = 14m/s时是否需要变桨，给出理由C （九=6.8） = 0.511PC （九=
9、4.3） = 0.52 C （九=5.3） = 0.5 C （九=4.5） = 0.29PPP（1）当 v = 10m / s 时，X = RG / v = 6.3，此时 P = k v3C = 4kW = P11st 1 PN在此风速条件下，无须变桨（2） 当 v = 12m/s 时，X = RG/ v = 5.3，此时 P = k v3C = 6.3kW P11st 1 PN在此风速条件下，须变桨（3）当 v = 14m/s 时，X = RG/v = 4.5，此时P = k v3C = 6.2kW P11st 1 PN在此风速条件下，须变桨3、根据叶型理论得到升力的表达式，又应用动量定理的
10、表达式，两个表达式相等得到计来 流角a的方程式，导出这方程式的前提条件是什么？（1）叶片基元段上的力使流过基元环面积df = 2兀rdr上的气流速度发生均匀变化。（ 2）气流只受到叶轮面的作用力的作用，气流流线之间无相互作用力。（ 3）叶型阻力忽略不计。4、简述确定迎风角a的扩展算法表达式步骤。(1) 设初值a(2) 判断来流角的区间则 sin amax rZ 1 - (-)2 R宀 r 2兀R2则 sm a_ smamin 3 1(3)确定攻角、升力系数和阻力系数：a _ a a升力系数C (a)AB auAT升力系数C (a )W令 X _sina 。(4)判断 X 的值：若 X sin
11、a，贝y X _ sin amax(5)计算函数值：8兀r f _ tC (a ) X + tC (a ) tan(a a)A A Z W A 1(6)判断 f:若f0,则减小口值，返回第(3)步。若fvO,贝吐曾大口值，返回第(3)步。如此循环来流角口，直至f=0。气动力的计算变成了寻找零点。5、在计算流体力学中，主要要考虑哪几个问题？(1) 升力的分布。(2) 三维效应引起的流动变化。(3) 离心力和哥氏力产生的动态效应。6、已知迎风角为a,计算基元段上的迎风速度和升力，然后根据升力计算基元段上的轴向 力、切向力和转子的驱动力矩，请指出迎风的速度、升力、轴向力、切向力、驱动力矩的 表达式？
12、速度：c = c cos(a - a)11升力：dA = E c2tdrC (a )2A A轴向力： dS(r) = dA cos a 切向力： dU(r) = dA sin a 驱动力矩： dM(r) = dU(r)第六章1、如何风的动能公式，得出流过一个控制流面f风的功率表达式风的动能E = mv221流过一个控制流面f的风功率为E = mvj = Pfv12、在Betz设计中是如何推导出最大功率系数=16 的。27E= m(v2 - v2),可推得E =m(v2 - v2)Ent 213Ent 213当已知风轮面的风速v 2时，流量m=pfv22引入 v = 1 3 带入 E E =m
13、(v2 - v2)可得 C =； (1 + 二)1 (=)222Ent 213P 2 vv11 1 16对C求导，并令C = 0可得出v = v ， C取最大，即C =pP33 1 pPBetz 27b*t=150, c=12m/s,P =1.225kg/m表达式：A:C (a )*c2(t*b)A A 2W : C (a )* c2(t*b)WA23、在翼型理论中，升力和阻力的表达式是什么，设翼型面积b*t,来流速度c、空气密度P。1.225A = C (a ) xx122 x 150 = 13230C (a )A A 2A A1.225W = C (a ) xx122 x150 = 13230C (a )W A2W A4、根据Betz公式计算在一图形流面上获得的最大功率P =1.225kg/m, v1 = 12m / s , n =3.14, R=50rad/s。E =16 - v 3(兀 R2) = 1.568*103 kW27 2 15、风力机除了轴向流出损失外，还有哪几种损失？(1) 翼型的阻力损失。(2) 叶尖绕流损失。(3)旋转损失。6、 升阻比的表达式，性能好的翼型可达到多少？maxA C (a )表达式：(a )=肓= 性能好的翼型可达到 60或更咼。A W C (a )maxWA7、风机叶轮的
