1引言
　　風(fēng)電機(jī)組工作在復(fù)雜的氣候和地理環(huán)境下，氣動設(shè)計決定了風(fēng)電機(jī)組的氣動載荷和發(fā)電量，因此氣動設(shè)計在風(fēng)電機(jī)組設(shè)計流程中至關(guān)重要。水平軸風(fēng)電機(jī)組的氣動設(shè)計主要目的是設(shè)計葉片幾何外形（包括葉片個數(shù)、弦長及扭角分布、截面翼型形狀等），目的是在獲得最佳功率系數(shù)和最大年發(fā)電量，同時降低葉片載荷。而這三個目的有時會發(fā)生矛盾，特別是對于失速型風(fēng)電機(jī)組，工作在最大功率系數(shù)的時間極其有限，從而在追求最大功率系數(shù)的目的時可能不會達(dá)到年發(fā)電量最大的要求。
　　風(fēng)電機(jī)組葉輪設(shè)計中，關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)會嚴(yán)重影響設(shè)計結(jié)果。Christian Bak 對影響葉輪功率系數(shù)與載荷的關(guān)鍵因素進(jìn)行了研究，討論了葉尖速比、雷諾數(shù)、粗糙度等關(guān)鍵因素對功率系數(shù)的影響。Ali Vardar 和Ilknur Alibas 采用NACA系列翼型，設(shè)計了180 種不同扭角、安裝角、葉片數(shù)目的風(fēng)輪組合，從而探討風(fēng)輪轉(zhuǎn)速、功率系數(shù)與這些因素的關(guān)系。目前，討論這方面的文獻(xiàn)并不多，且大多是針對尺寸小的風(fēng)輪。本文將重點討論變槳變速風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)的選擇。
　　2 風(fēng)電機(jī)組氣動設(shè)計參數(shù)選擇
　　風(fēng)電機(jī)組設(shè)計中，各個參數(shù)的選擇體現(xiàn)了設(shè)計者的不同意圖，同時參數(shù)選擇也要遵循一定的規(guī)律。目前介紹這方面內(nèi)容的文獻(xiàn)很少，本節(jié)在這里著重分析風(fēng)電機(jī)組參數(shù)的確定方法和一些基本依據(jù)。
　　現(xiàn)代水平軸風(fēng)電機(jī)組通常選擇三個葉片的葉輪，多是出于葉輪動力學(xué)、發(fā)電質(zhì)量和美觀等角度考慮，額定功率則根據(jù)制造商自己的設(shè)計需求而定。額定風(fēng)速是風(fēng)電機(jī)組設(shè)計中的重要參數(shù)，它通常與設(shè)計的風(fēng)區(qū)、風(fēng)輪直徑、葉片氣動特性等相關(guān)。確定所設(shè)計的風(fēng)電機(jī)組的工作風(fēng)區(qū)是設(shè)計風(fēng)電機(jī)組的前提。IEC 標(biāo)準(zhǔn)將風(fēng)電機(jī)組按照風(fēng)區(qū)分為四類，標(biāo)準(zhǔn)1、2、3 級風(fēng)電機(jī)組和S 級風(fēng)電機(jī)組。設(shè)計者應(yīng)根據(jù)所處風(fēng)場的實際情況選擇風(fēng)電機(jī)組的等級。下面將重點討論幾個設(shè)計參數(shù)選擇及其影響。　　
　　2.1 設(shè)計葉尖速比
　　在風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計中，設(shè)計葉尖速比λD 是非常重要的設(shè)計參數(shù)。如果設(shè)計葉尖速比λD 很低，比如λD=1，此時旋轉(zhuǎn)氣動損失比較大，功率系數(shù)會很低。本文根據(jù)相關(guān)氣動理論，繪制了針對不同升阻比情況下的三葉片風(fēng)電機(jī)組的功率系數(shù)隨設(shè)計葉尖速比的關(guān)系圖，如圖1 所示。從中可以看出存在最佳的葉片設(shè)計升阻比使葉輪效率最高。現(xiàn)代大型并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組設(shè)計點處葉片翼型的升阻比一般很高，甚至?xí)^100，此時設(shè)計葉尖速比通常在6 ～ 10 之間，這樣能夠保證獲得較高效率。