基于空氣動(dòng)力學(xué)的風(fēng)力機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)

文/梁孟

風(fēng)力機(jī)的出現(xiàn)解決偏遠(yuǎn)地區(qū)用電難，城市電企高峰期負(fù)載過(guò)大等問(wèn)題，風(fēng)力機(jī)由于具有半永久式特點(diǎn)，一般處于風(fēng)力較大位置。部分施工單位在進(jìn)行安裝風(fēng)力機(jī)時(shí)，由于未能對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行具體分析，導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)工作效率較低，未能創(chuàng)造更大價(jià)值。通過(guò)對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)的研究，依據(jù)風(fēng)向、風(fēng)速等條件對(duì)風(fēng)力機(jī)進(jìn)行多角度分析，通過(guò)不斷的優(yōu)化研究使風(fēng)力機(jī)擴(kuò)大安裝范圍、提升工作效率、充分發(fā)揮傳動(dòng)系統(tǒng)的承載潛力。風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，提升資源利用率的同時(shí)，也可對(duì)所在地區(qū)進(jìn)行風(fēng)力檢測(cè)，通過(guò)對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)進(jìn)行運(yùn)用，對(duì)風(fēng)力機(jī)技術(shù)不斷更新，提升風(fēng)力機(jī)的整體工作效率。

1 空氣動(dòng)力學(xué)概述

空氣動(dòng)力學(xué)作為力學(xué)衍生學(xué)科，主要研究汽車(chē)、飛機(jī)、輪船等物體，通過(guò)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的空氣阻力和相對(duì)應(yīng)的氣流運(yùn)行軌跡進(jìn)行分析，基于流體動(dòng)力學(xué)之上的一種新型學(xué)科。目前科學(xué)家對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)主要從理論知識(shí)和實(shí)踐內(nèi)容領(lǐng)域兩方面進(jìn)行研究，通過(guò)理論知識(shí)對(duì)影響因素進(jìn)行精密計(jì)算，在將計(jì)算得到的成果經(jīng)過(guò)不斷實(shí)踐進(jìn)行成果認(rèn)證，形成在理論中得真理，在實(shí)踐中得真知的理念。理論基礎(chǔ)一般由能量守恒原則、動(dòng)力學(xué)牛頓定律、質(zhì)量守恒原則、熱力學(xué)定律等組成。實(shí)踐過(guò)程中，必須對(duì)不同環(huán)境下，進(jìn)行細(xì)致性試驗(yàn)，將真實(shí)環(huán)境中所能遇到的問(wèn)題通過(guò)模擬環(huán)境試驗(yàn)，將結(jié)果進(jìn)行分析并總結(jié)，與理論知識(shí)相互印證，得到精確地結(jié)果。

2 風(fēng)力機(jī)分類(lèi)及發(fā)展結(jié)構(gòu)

2.1 風(fēng)力機(jī)分類(lèi)

風(fēng)力機(jī)根據(jù)容量的大小可分為小型、中型、大型、巨型風(fēng)力機(jī)，風(fēng)力機(jī)單體容量越高，所具有的槳葉越長(zhǎng)。通過(guò)風(fēng)輪葉片組成和在實(shí)際氣流中的位置，可分為水平式風(fēng)力機(jī)和垂直式風(fēng)力機(jī)。水平式風(fēng)力機(jī)指風(fēng)輪葉片以水平軸承為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，與風(fēng)向呈垂直狀態(tài)；垂直式風(fēng)力機(jī)是指風(fēng)輪葉片以垂直軸承為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)按照功率可分為定槳距、變槳距失速型風(fēng)力機(jī)等，風(fēng)力機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)風(fēng)速來(lái)決定運(yùn)行速率，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為所需電能。

2.2 風(fēng)力機(jī)發(fā)展結(jié)構(gòu)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也逐漸趨于成熟。在其發(fā)展過(guò)程中主要分為三個(gè)階段，首先是低容量直流式發(fā)電機(jī)過(guò)程，其次是籠型三相異步發(fā)電機(jī)過(guò)程，最后是雙饋型異步發(fā)電機(jī)過(guò)程。通過(guò)不斷發(fā)展由小型轉(zhuǎn)為大型，直流式轉(zhuǎn)為交流式。通過(guò)先進(jìn)技術(shù)的不斷融合，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行效率也在穩(wěn)步提升。當(dāng)前在節(jié)能減排的倡導(dǎo)下，風(fēng)力機(jī)可將可在生資源轉(zhuǎn)換成電能，提高資源利用率，在技術(shù)性問(wèn)題得到解決時(shí)，將成為發(fā)電行業(yè)的新興助力。

3 基于供氣動(dòng)力學(xué)的風(fēng)力機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 擴(kuò)大安裝范圍

隨著空氣動(dòng)力學(xué)研究范圍越來(lái)越廣，經(jīng)過(guò)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪及工作系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，目前已廣泛應(yīng)用于各地區(qū)。技術(shù)人員在進(jìn)行安裝風(fēng)力發(fā)電設(shè)備之前，對(duì)待安裝地區(qū)的環(huán)境、氣候和季節(jié)性變化進(jìn)行多角度分析。經(jīng)過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)的研究原理，先對(duì)其進(jìn)行模型式安裝，依據(jù)風(fēng)力機(jī)模型工作強(qiáng)度，通過(guò)對(duì)付出比和收入比進(jìn)行嚴(yán)格對(duì)照，當(dāng)呈收益狀態(tài)時(shí)，可對(duì)此地區(qū)進(jìn)行風(fēng)力設(shè)備的安裝。通過(guò)模型式空氣動(dòng)力學(xué)，減少實(shí)地消耗的損失，并可由專(zhuān)業(yè)人員將技術(shù)進(jìn)行多地區(qū)同時(shí)進(jìn)行，將結(jié)果進(jìn)行匯總，可有效擴(kuò)大風(fēng)力機(jī)安裝范圍，減輕電力企業(yè)的負(fù)擔(dān)。

3.2 提升工作效率

通過(guò)對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)的研究，有效調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)葉位置，令風(fēng)力發(fā)電機(jī)在正常風(fēng)速條件下達(dá)到能量最大轉(zhuǎn)換率。當(dāng)空氣動(dòng)力學(xué)處于低速風(fēng)向時(shí)，期間介質(zhì)密度較低可作為常數(shù)進(jìn)行判斷，利用無(wú)沾式二維位勢(shì)流、面型及線型升力理論等對(duì)風(fēng)力機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提升風(fēng)力機(jī)的整體運(yùn)動(dòng)機(jī)能。風(fēng)力機(jī)作為半永久式安裝設(shè)備，需根據(jù)地點(diǎn)環(huán)境不同，測(cè)出具體風(fēng)值，根據(jù)季節(jié)氣候變化，對(duì)風(fēng)向的轉(zhuǎn)變做記錄。依據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)的理念，調(diào)整風(fēng)葉不同位置，提升風(fēng)力機(jī)的工作效率。風(fēng)力發(fā)電機(jī)整體構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，自然風(fēng)具有多環(huán)境性，地理位置的不同易造成風(fēng)向多變，以空氣動(dòng)力學(xué)進(jìn)行對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，可提升整體的工作效率。

3.3 充分發(fā)揮傳動(dòng)系統(tǒng)的承載潛力

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行工作時(shí)，由于地點(diǎn)安放不同，部分發(fā)電機(jī)風(fēng)葉輪直徑較大，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工作狀態(tài)，增加風(fēng)力機(jī)整體的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，加大傳動(dòng)系統(tǒng)的承載壓力。通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化，將流體氣壓原理作用在風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪上，時(shí)風(fēng)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中形成氣壓對(duì)流，令風(fēng)輪實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)中減壓。通過(guò)風(fēng)輪轉(zhuǎn)力的弱傳導(dǎo)系統(tǒng)，提升傳動(dòng)系統(tǒng)的承載能力。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷更新，使設(shè)備的能源轉(zhuǎn)換率不斷提升，經(jīng)過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)的引進(jìn)，令風(fēng)力發(fā)電機(jī)得到優(yōu)化。本文對(duì)力學(xué)衍生下的空氣動(dòng)力學(xué)進(jìn)行簡(jiǎn)要概括，介紹了風(fēng)力機(jī)分類(lèi)和發(fā)展結(jié)構(gòu)，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在空氣動(dòng)力學(xué)下優(yōu)化后結(jié)果進(jìn)行研究。通過(guò)研究，風(fēng)力發(fā)電機(jī)可提升整體的運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)能減排的目的。相應(yīng)的技術(shù)人員對(duì)安裝地區(qū)進(jìn)行定期檢查，令空氣動(dòng)力學(xué)得到更廣泛應(yīng)用，不斷對(duì)風(fēng)力技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，提升可再生資源的轉(zhuǎn)換率，與國(guó)家宣揚(yáng)的節(jié)能減排、提升可再生資源利用率等政策相呼應(yīng)。