向的趋势; y 短时间内变动的紊乱气流; z 介于两者之间的平均风向。对于第一种风向的变化状况,如制成风向玫瑰图(风向频度) ,便可清楚地看出风向的大致趋势, 如图 7.4 。对风速,一般采用年平均风速时间曲线(表示一地方一年中各种风速小时数)来进行记录。如图 7.5 。 16 图风玫瑰图图年平均速度时间曲线风能资源空气运动具有动能, 如果风力机风轮的断面积为 A, 则当一般体积为 AV 的空气在单位时间内流经风轮时,该空气传递给风轮的风能功率(一般称为风能)为 P= 121ρv? Av=ρ Av322 3 (7.2.1-2) 式中ρ——空气密度( Kg/m );2A ——风力机叶片旋转一圈所扫过的面积( m); V ——风速( m/s );P ——每秒钟空气流过风力机风轮断面积的风能, 即风能功率(W)如果风力机的风轮直径为 D ,则 A= 这时π4 D2 (7.2.1-3) (7.2.1-4) P= 13π2πρv×D=ρD2v3248E= P?t = 若有效风速时间为 t ,则在时间 t 内的风能为π8ρD2v 3t (7.2.1-5) 23 由上式可知, 风能与空气密度ρ、风轮直径的平方 D· 风速的立方 V 和风持续时间 t成正比。一般说来, 一定高度范围内的空气密度可以认为是一个常数。因此, 当风力机的风轮越大,有效风速时间越长,特别是风速越大,则风力机所能获得的风能就越大。 17 表征一个地点的风能资源潜力, 要视该地区常年平均风能密度的大小。风能密度是单位面积上的风能, 对于风力机来说, 风能密度是指风轮扫过单位面积的风能,即32 (7.2.1-6) W=ρ/A= ρ 1/2V ( W/m )2 式中 W ——风能密度( W/m );3 ρ——空气密度( Kg/m ); V ——风速( m/s )。常年平均风能密度为 W= 式中, 1T∫T013ρv dt2
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