風力機設計理論及方法（簡體書）

《風力機設計理論及方法》針對風力發電機組的設計特點，介紹了風力發電機組設計的基本理論，重點論述了風力發電機組的總體設計方法及優化設計方法，比較系統地分析了風力發電機組的參數選擇與匹配及維護。全書共分8章，主要內容包括風力機的類型與結構、基本設計理論、載荷分析、設計、輸出功率特性，以及風力發電機組的參數選擇與匹配、常見故障與檢修等內容。
《風力機設計理論及方法》可作為高等院校風能專業、風能與動力工程專業及相關方向專業的本、專科高年級學生和非本專業研究生的教材，也可作為從事風力發電機組設計、運行、維護和管理等方面工作的專業技術人員的培訓教材或參考用書。

《風力機設計理論及方法》特點：緊貼熱點：滿足風電人才培養之急需、精選內容：闡述基礎理論及發展脈絡、結合案例：展現獨具匠心的風能運用。風能與動力工程。

第1章 緒論
1.1 風力機的發展史
1.1.1 人類早期對風能的利用
1.1.2 風力發電
1.2 風與風能
1.2.1 大氣科學的基礎知識
1.2.2 風的形成
1.2.3 風的特性
1.2.4 風能
1.2.5 風能區劃分
復習思考題

第2章 風力機的類型與結構
2.1 風力發電機的類型
2.2 風力發電機的結構
2.3 翼型簡介
復習思考題

第3章 風力機的基本設計理論
3.1 貝茲理論
3.2 經典設計理論
3.2.1 渦流理論
3.2.2 葉素理論
3.2.3 動量理論
3.2.4 動量葉素理論
3.2.5 葉片梢邪損失和根部損失修正
3.2.6 塔影效果
3.2.7 偏斜流修上
3.2.8 風剪切
3.3 風力機葉片的字動力特性
3.3.1 翼型的幾何定義
3.3.2 作用于運動葉片上的空氣動力
3.3.3 升力系數和阻力系數的變化
復習思考題

第4章 風力機的載荷分析
4.1 概述
4.2 葉片的結構
4.2.1 水平軸風力機葉片的結構與特點
4.2.2 垂直軸風力機葉片的結構與特點
4.3 風輪的氣動載荷分析與計算
4.3.1 翼型的來流速度
4.3.2 空氣動力載荷
4.3.3 離心力載荷
4.3.4 重力載荷
4.4 作用在整個風力機上的力
4.4.1 軸向推力
4.4.2 俯仰力矩
4.5 載荷情況
復習思考題

第5章 風力機的設計
5.1 風力機沒計方案
5.1.1 風場
5.1.2 風力發電機組等級
5.1.3 機組設計參數
5.1.4 離網型風力發電機組的基本配置
5.1.5 并網型風力發電機組的基本配置
5.2 風力機葉片的基本設計方法
5.2.1 葉片設計參數
5.2.2 葉片的基本設計方法
5.2.3 葉片的內部結構
5.2.4 葉片材料
5.2.5 葉片的加工工藝
5.3 風力發電機葉片設計舉例
5.3.1 綜合優化目標
5.3.2 約束條件
‘5.3.3 算法的實現
5.3.4 葉片優化設計實例
5.3.5 外形坐標設計
5.4 風力機其他組件的設計方法
5.4.1 發電機
5.4.2 輪轂
5.4.3 逆變器
5.4.4 蓄電池
5.4.5 塔架
5.4.6 傳動裝置
5.4.7 機艙
5.4.8 剎車和鎖定裝置
5.4.9 液壓系統
5.4.10 偏航機械系統
5.4.11 控制系統
復習思考題

第6章 風力發電機輸出功率特性
6.1 風輪轉速
6.2 風力發電機組功率特性的測定
6.2.1 試驗場地
6.2.2 測試儀器
6.2.3 比恩法
6.2.4 數據采集
6.2.5 數據篩選
6.2.6 數據回歸
6.2.7 功率測定
6.3 風力發電機氣動性能參數
6.4 年發電量計算
6.5 輸出功率的控制
6.5.1 定槳距風力發電機組的功率控制
6.5.2 變槳距風力發電機組的功率控制
6.5.3 變速風力發電機組的功率控制
復習思考題

第7章 風力發電機組的參數選擇與匹配
7.1 風力發電機組的參數與選擇
7.1.1 小型風力發電機組的技術參數
7.1.2 中型風力發電機組的技術參數
7.1.3 大型風力發電機組的技術參數
7.2 風力發電機組的選型與性能匹配
7.2.1 風力發電機組選型的原則
7.2.2 風力發電機組選型的影響因素
復習思考題

第8章 風力發電機組的常見故障與檢修
8.1 風力發電機組的常見故障
8.1.1 齒輪箱的常見故障及預防措施
8.1.2 風力發電機組發電機的常見故障
8.1.3 偏航系統的常見故障
8.1.4 控制與安全系統的常見故障
8.2 風力發電機組的檢測與維護
8.2.1 風力發電運行檢修員的資質
8.2.2 風力發電機組維護檢修管理的基礎工作
8.2.3 風力發電機組維護檢修安全措施
8.2.4 風力發電機組維護檢修項目
8.2.5 維護檢修計劃
8.2.6 機組常規巡檢和故障處理
8.2.7 風力發電機組的年度例行維護
復習思考題
參考文獻

慣性載荷和重力是由于振動、轉動、地球引力和地震引起的作用在風力發電機組上的靜態和動態靜荷。
2.氣動載荷
氣動載荷是由氣流及氣流與風力發電機組不動和運動部件相互作用引起的靜態和動態載荷。氣流取決于風輪轉速、通過風輪平面的平均風速、湍流、空氣密度和風力發電機組零部件的氣動外形及相互影響（包括氣動彈性效應）。
3.運動載荷
運動載荷是由風力發電機組的運行和控制產生的，可將它們分成若干類。每一類都與風輪轉數的控制有關，例如通過葉片或其他氣動裝置的變距進行扭矩控制。運行載荷包括由風輪停轉和起動，發電機接通和脫開引起的傳動鏈機械剎車和瞬態載荷，以及偏轉載荷。
4.其他載荷
其他載荷包括波動載荷、尾流載荷、沖擊載荷、冰載荷等都可能發生外力，凡是適用的均應考慮。此外，對于大型風力發電機組來講，還需要考慮由風力發電機組自身（尾流誘導速度、塔影效應等）引起的空氣流場擾動；三維氣流對葉片氣動特性的影響（如三維失速和葉尖氣動損失）；非定常空氣氣動力學效應；結構動力學和振動模態的耦合；氣動彈性效應；風力發電機組控制系統和保護系統的性能。
確定載荷情況要以具體的裝配、吊裝、維修、運行狀態或設計工況同外部條件的組合為依據，必須考慮具有合理出現概率的所有相關載荷情況，以及控制和保護系統的特性。
通常用于確定風力發電機組結構完整性的設計載荷情況，由下列組合進行計算。
（1）正常設計工況和正常外部條件。
（2）正常設計工況和極端外部條件。
（3）故障設計工況和允許的外部條件。
（4）運輸、安裝和維修設計工況和適當的外部條件。