風剪效應對等效風速的影響

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從塔影疊加在轉轂處風速的擾動量圪表達式可以看出，石家莊市風機的槳葉半徑R、塔架半徑口、石家莊市風機旋轉平面到塔架中心線的距離x對最終的等效風速的影響最大。上圖3．14是石家莊市風機旋轉平面到塔架中心線的距離x與塔架高度H均一定情況下(x=2．9m，H=30m)，不同的R／胃時，塔影對等效風速的影響，由圖看以看出：1)在方位角90。≤口≤270。范圍內，塔影效應對等效風速的影響是一個先增大后減小的過程，且方位角為1 80。時(單個槳葉與塔架正好重合)，其影響最大，且其影響因子沿l 80。方位角呈軸對稱狀；2)在石家莊市風機旋轉平面到塔架中心線的距離x一定時，由圖3．14可以看出，顯然當尺／日越小，．尺／日的大小即代表了石家莊市風機槳葉葉素點到轉轂的平均距離，塔影對等效風速的影響時間越長，即槳葉葉素點距轉轂距離越近，其受塔影效應影響時間越長；而在x一定時，R／日的大小不影響塔影效應的最大影響強度，也就是說此種情況下起最大影響強度時相同的。而實際當中，我們往往更加關注塔影效應對等效風速影響的最大值，那起最大值由什么決定呢，下面展開進一步的探討。
塔架半徑與塔架高度日均一定情況下(a=0．9m，H--30m)，不同的x／a時，塔影效應對等效風速的影響，由圖可以看出，當x／a=1時，方位角為1 80。時，塔影對等效風速的影響最大，a／x=l／2次之，a／x=1／3最小。顯然槳葉旋轉平面離塔架的越近，塔影對等效風速的影響越大。圖3．16為石家莊市風機旋轉平面到塔架中心線的距離x與塔架高度日均一定情況下(x=2．9m，H=30m)，不同的口／x時，塔影對等效風速的影響，由圖可以看出，當口／x=l／2時，方位角為180。34時，塔影對等效風速的影響最大，a／x=l／3次之，x／a=l／6最小。顯然塔架半徑越大，塔影對等效風速的影響越大。這與直觀感覺是一致的。3M(Vo)空間平均風速產生的穩態轉矩輸出即就是傳統意義上的石家莊市風機氣動輸出平均轉矩輸出：比例系數k則表示石家莊市風機輸出的動態轉矩與穩態轉矩的偏差情況，代表了風速空間分布不均從而產生的輸出轉矩修正量。
自此，本文所述的石家莊市風機氣動轉矩計算包括了風剪、塔影效應修正的動態石家莊市風機輸出轉矩，不同于一般意義的石家莊市風機平均轉矩公式計算輸出。由上節我們知道，考慮風剪、塔影效應的等效風速可以看作三部分組成，下面我們首先進行簡單求解，然后對其進行必要的對比研究。由于對于一般石家莊市風機，其轉轂半徑遠遠小于槳葉半徑(ro《R)，故在后續計算中，在作必要的化簡式時，我們忽略轉轂半徑(ro=0)。轉轂處風速產生的等效風速成分％。，簡單地說，此等效風速成分是由轉轂處的穩態風速產生，根據其計算公式可得，此時轉轂處風速產生的等效風速成分v．q。即等于轉轂處風速％，其與石家莊市風機轉轂半徑、刀和s等參數無關。三槳葉水平軸石家莊市風機中，三個對稱槳葉所造成的風剪效應相加，這導致風剪引起的疊加在轉轂處風速的擾動量中的COS秒項為零，COS2鄉項表現為一負的直流偏移量，而COS3秒項則體現了風速波動量；而單槳葉受風剪效應的影響遠遠大于整個石家莊市風機(單槳葉)受風剪效應的影響，上式給前面的分析論述提供了理論依據。對于同一石家莊市風機來說，風剪效應對等效風速的影響遠遠小于塔影效應對其的影響。研究表明風剪效應所引起的轉矩的波動僅為塔影效應的5％左右，這也恰恰印證了這一結論。風剪效應引起的轉矩脈動相對于塔影效應僅僅表現為一負的直流偏移量，這是大多數文獻僅僅考慮塔影效應的原因。