风能利用

风能利用是工业空气动力学研究内容之一。风能利用是一项综合性的工程技术。它须从技术上可行、经济上合算和使用上安全等方面进行分析研究。

正文

工业空气动力学研究内容之一。风能资源十分丰富，太阳每年传给地球的辐射能，约有2％转换为风能，相当于2.85×1012千瓦。据统计，中国每年可利用的风能资源达1.6×108千瓦。

中国在两千年前就已利用风帆和竖轴风车。在蒸汽机出现以前，风能是仅次于薪柴的主要能源，直至19世纪中叶，一些国家所利用的风能仍占总能耗的20％～30％以上。后来，由于煤和石油的开发，风能的利用逐渐退居次要地位。近年来，由于能源短缺和环境污染日趋严重，风能重新受到重视。除用于航运、提水、海水淡化和取暖外，风力发电也迅速发展起来。

风能通常用风能密度P来度量，它表示每单位迎风面积可收集的风能的功率。风能利用

，式中v为风速；ρ为空气密度。

从原理上讲，只要是在风的流动中能产生不对称力的物体，都能产生转动、平动或振动，从而获得风能。关键是用多大尺寸、多大成本，能获得多大风能。风轮机根据流动机理可分为升力型和阻力型；根据转轴相对于风流动的方向可分为迎风水平轴型、横风水平轴型和竖轴型；按功率的大小，可分为微型(1千瓦以下)、小型(1～10千瓦)、中型 (10～100千瓦)和大型(100千瓦以上)。近年来，还出现许多依空气动力原理进行革新的新型风轮机。风轮机的效率表为η＝Cpη1η2，η1和η2分别为机械和电气传动系统的效率；Cp为风轮的功率系数，Cp=风能利用

其中P为风轮输出功率；S为风轮叶片扫掠面积。功率系数理论最大值Cp

风能利用

=0.593,称为贝兹极限。目前，世界上运行的最大风轮机的功率为3000千瓦。

风能利用是一项综合性的工程技术。它须从技术上可行、经济上合算和使用上安全等方面进行分析研究。近期风轮机的发展趋势以中、小型为主，用于提水、与蓄电池组或与柴油机联用发电等；同时着手研制大、中型风轮机，考虑风车群技术，用于并网供电以及风帆航运技术等。

参考书目

F. R. Eldridge, Wind　Machines， 2nd　ed., Van Nostrand Reinhold Co.,New York,1980.

V.D.Hunt, Windpower, A Handbook on Wind Energy Conversion Systems,Van Nostrand Reinhold Co.,New York,1981.

本間琢也著：風力ェネルギ—読本,オ—ム社，東京，1979。