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編輯推薦

適讀人群 ：風力機設計、製造的工程師，相關專業師生。
　　《風力機空氣動力學》一書由該領域內的一位經驗豐富教師（同時也是研究員）所編寫，該書提供瞭關於風力機空氣動力學的全麵介紹。本書分為10章，每一章都包含瞭關於風力機空氣動力學特定主題的介紹。本書在開篇對不同類型的風力機進行瞭一個概觀，接著是全麵介紹瞭流體力學，包括不同形式的基本流體力學方程和其他相關內容，如勢流理論、邊界層理論和湍流。作為設計風力機風輪重要理論支撐的動量理論，被單獨設為內容緊湊的一章。該章節描述瞭基本動量理論和重要葉素動量理論。本書還囊括瞭能夠體現當前先進水平的空氣動力模型。這其中包括瞭渦流模型和計算流體動力學(CFD)技術，以及介紹瞭常見的湍流模型。本書給齣瞭風力機空氣動力學實驗的概觀，以及關於槳葉設計的氣動影響。《風力機空氣動力學》是一本主題貼近時下熱點，並能給本科生帶來高價值的教科書。該書同樣也適用於想要快速瞭解風力機空氣動力學的工程師。

內容簡介

　　《風力機空氣動力學》是一本內容詳實的經典教材，它闡述瞭如何將流體力學基礎知識應用於現代風機的設計當中。本書呈現瞭流體力學的基礎理論以及流入邊界條件，並深入介紹瞭有關風力機空氣動力學的主要理論。在論述瞭大量相關實驗之後，本書將這些知識加以運用，探討理論模型在風輪葉片設計上的應用前景。本書對從事風力機設計、製造的工程師以及風力發電相關專業的師生有重要的參考價值。

目錄

譯者序
原書序言
原書前言
緻謝
關於作者
術語錶
詞匯錶
第1章概論
1.1風力機空氣動力學的含義
1.2習題
參考文獻
第2章風力機類型
2.1水平軸風力機的曆史迴顧和發展現狀
2.2非標準水平軸風力機
2.3小型風力機
2.4垂直軸風力機
2.5擴散體增強型風力機
2.6阻力式風力機
2.7反嚮鏇轉風力機
2.8小結
2.9習題
參考文獻
第3章流體力學基礎
3.1空氣的基本屬性
3.2流體力學定律積分錶達式
3.2.1質量守恒
3.2.2動量守恒
3.2.3能量守恒
3.3流體運動微分方程
3.3.1微分錶達式下的連續方程
3.3.2動量守恒
3.3.3能量微分方程
3.4黏度和納維—斯托剋斯方程
3.5勢流
3.5.1常見3D勢流
3.5.22D勢附流
3.5.3在半無限薄闆後的2D勢流
3.5.42D分離流
3.6渦度的流體力學公式
3.6.1流動和力
3.6.2薄翼型理論
3.6.3渦流片
3.6.4無黏流中的渦流
3.7邊界層理論
3.7.1邊界層的概念
3.7.2壓力梯度與邊界層
3.7.3積分邊界層方程
3.8層流穩定性
3.9湍流
3.9.1引言
3.9.2湍流數學理論
3.9.3湍流的物理學基礎
3.9.4Kolmogorov 理論
3.9.5耗散尺度
3.9.6湍流的隨機過程闡釋
3.9.7湍流邊界層
3.9.8壁麵的對數法則
3.10在低層大氣中的湍流風
3.11習題
參考文獻
第4章風力機的入流條件
4.1入流條件對風輪性能的重要性
4.2風剪切
4.3不穩定氣流與湍流
4.4測風
4.5閤成風
4.6習題
參考文獻
第5章動量理論
5.1一維動量理論
5.1.1外力
5.1.2功率
5.1.3關於Betz-Joukovski極限的評論
5.2一般動量理論
5.3一般動量理論的局限和擴展
5.4葉素動量理論
5.4.1原始公式
5.4.2工程修正
5.4.3與真實風輪設計的對比
5.5最佳風輪I
5.6垂直風輪
5.7習題
參考文獻
第6章渦流理論的應用
6.1風力機氣流中的渦流
6.2案例分析
6.3渦斑
6.4渦綫
6.4.1有限長渦綫
6.4.2渦核尺寸的初步觀察
6.4.3螺鏇渦綫
6.5螺鏇渦麵
6.6流函數渦量理論
6.6.1非綫性緻動盤理論
6.6.2風力機中的應用
6.7第二種優化鏇翼
6.8習題
參考文獻
第7章計算流體力學的應用
7.1引言
7.2預處理
7.3求解數值方程
7.3.1微分方程的離散化
7.3.2邊界條件
7.3.3代數方程的數值處理
7.4後處理：顯示並檢驗結果
7.5CFD中湍流的建模
7.5.1Prandtl混閤長度模型
7.5.2單方程模型
7.5.3Spalart�睞llmaras模型
7.5.4雙方程模型
7.5.5標準k�撥拍Ｐ�
7.5.6k�撥拍Ｐ陀脛卣�化群理論
7.5.7湍流物理量在近壁情況下的邊界條件
7.5.8低雷諾數模型
7.5.9Menter剪應力傳遞模型
7.5.10Reynolds應力模型
7.5.11直接數值模擬
7.5.12大渦模擬模型（LES）
7.6轉捩流動
7.7風力機鏇翼的緻動盤和緻動綫模型
7.7.1模型描述和案例
7.7.2有限葉片數量的葉素動量理論改進模型
7.8風力機風輪的全尺寸CFD模型
7.8.1NERL Phase VI風力機
7.8.2MEXICO鏇翼
7.8.3商用風力機
7.9CFD應用的總結
7.10習題
參考文獻
第8章相關實驗
8.1二維翼型數據的測量
8.2風力機功率麯綫的測量
8.3IEAwind Field Rotor實驗
8.3.1國際能源署與風能協議組
8.3.2IEAwind課題組附錄AnnexXIV和XVIII
8.3.3三維架構中的攻角
8.4FFA/CARDC風洞實驗
8.5NREL NASA�睞mes風洞實驗
8.6MEXICO與Mex Next
8.6.12006年實驗
8.6.2MexNext數據利用
8.6.3偏航中的風力機
8.7邊界層實驗
8.7.1引言
8.7.2風力機葉片上的層流部分
8.7.3DAN�睞ERO MW實驗
8.7.4熱膜測量
8.8風力機動力學實驗總結
8.9習題
參考文獻
第9章氣動對槳葉設計的影響
9.1槳葉設計的任務
9.2風力機槳葉的翼型
9.3空氣動力裝置
9.3.1渦流發生器
9.3.2Gurney襟翼
9.4結構設計和生産
9.4.1結構設計
9.4.2生産
9.5現代槳葉的形狀實例
9.6習題
參考文獻
第10章關於未來發展的總結
10.1當前發展狀況
10.2發展趨勢
10.3展望
參考文獻
附錄
解答
A.1章節1.2習題解答
A.2章節2.9習題解答
A.3章節3.11習題解答
A.4章節4.6習題解答
A.5章節5.7習題解答
A.6章節6.8習題解答
A.7章節7.10習題解答
A.8章節8.9習題解答
A.9章節9.6習題解答

前言/序言

　　風電的現代發展是一個由企業傢、工程師和科學傢共同努力書寫的非凡故事。如今，風電裝機量以年均30%的速度在增長，已經成為瞭發展最快的可再生能源。在過去的20年內，風力機的尺寸不斷增大，風輪直徑從30m增長到瞭150m，對應的功率增長則超過瞭25倍。在同時期內，關於使用空氣動力學工具來開發最優載荷槳葉的相關知識及科學水平得到瞭大幅提升。現今，風力機空氣動力學已經成為瞭現代空氣動力學的研究前沿之一。
　　風力機空氣動力學所關注的是風力機剛體結構特彆是槳葉的建模及受力預測。空氣動力學是一門用來預測風力機性能和載荷的重要中心學科，同時，它是風力機設計、開發和優化的先決條件。以局外人的視角來看，風力機空氣動力學與其他空氣動力學分支（比如固定翼飛機或者直升機氣動學）相比，看起來似乎要簡單許多。然而，風力機空氣動力學卻包含一些其他空氣動力學分支所不具備的復雜性。最突齣的一點是，飛機在飛行中通常是不會齣現空氣失速現象的，但該現象卻是風力機運行的一個內在組成部分。此外，風力機的運行受到多種氣動因素影響，包括大氣湍流、大氣邊界層風切變、隨時空改變的風嚮以及鄰近風力機的尾流效應。《風力機空氣動力學》一書由該領域內的一位資深教師（同時也是研究員）所編寫，該書提供瞭關於風力機空氣動力學的全麵介紹。本書分為十章，每一章都包含瞭關於風力機空氣動力學特定主題的介紹。本書在開篇對不同類型的風力機進行瞭一個概觀，接著是全麵介紹瞭流體力學，包括不同形式的基本流體力學方程和其他相關內容，如勢流理論、邊界層理論和湍流。作為設計風力機風輪重要理論支撐的動量理論，被單獨設為內容緊湊的一章。該章節描述瞭基本動量理論和重要葉素動量理論。本書還囊括瞭能夠體現當前先進水平的空氣動力模型。這其中包括瞭渦流模型和計算流體動力學(CFD)技術，以及介紹瞭常見的湍流模型。本書的最後一部分給齣瞭風力機空氣動力學實驗的概觀，以及關於槳葉設計的氣動影響。 《風力機空氣動力學》是一本主題貼近時下熱點，並能給本科生帶來高價值的教科書。該書同樣也適用於想要快速瞭解風力機空氣動力學的工程師。
　　Jens Nrkr S?rensen
　　丹麥技術大學
　　丹麥哥本哈根，2014

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