课程名称：风力机空气动力学
总学时：40/2
课程属性:专业基础课、专业课
适用对象:风能与动力工程专业的研究生
预修课程：高等数学及有关的工程数学，空气动力学，理论力学，工程热力学(或热工基础课）
上课方法：课堂授课（采用多媒体教学）
结业成绩:结合学生自已承担的课题，提交前沿调研及风电叶片设计报告。根据平时上课的情况及所提交报告的质量给出成绩。
上课时间：2012.4.2(周二)开始，每周二、五的18：30～20：00上课地点：本所105室
主讲教师：杨科张明明石可重杨兵徐宇
一、课程性质、目的和任务
本课程是风能专业研究生的重要基础理论和技术基础课。通过本课程学习使学生掌握有关空气动力学的基本概念、空气运动的基本规律，风作用在风力机上空气动力的基本理论，学会必要的分析计算空气动力的方法，掌握一定的实验技能和进行叶片气动设计和风场气动性能评估的初步方法，培养学生独立地分析和求解从风工程中简化出来的具体空气动力学力学问题的能力，为学习后继课程以及从事本专业工程技术工作提供必要的理论基础。
二、教学基本要求
1.深刻理解、熟练掌握并能综合应用空气动力学的基本知识、基本方程和方法分析解决一些风能空气动力学问题，进行一般推理和进行较复杂的计算。
2.理解、掌握基本理论和基本概念，掌握空气动力学问题的处理和分析方法，并能正确而有效地运用所学知识去分析和计算从工程实际问题中简化出来一般问题。
3.通过实验掌握压强、流速、气动力测量的基本方法和技能，培养学生通过感性认识加强对理论知识的理解，培养学生的实验技能及处理数据、分析结果和书写报告的能力。
三、教学内容
1.绪论：流体的定义和特征，连续介质模型，流体的密度、压缩性和膨胀性、粘性，作用在流体上的力，以及标准大气。
2.一维流动：一维流动的定义；定常流和非定常流；一维不可压流的连续方程和欧拉方程；伯努利方程；一维流的动量定律和动量矩定律；管道中的实际流动
3.流场、流动的基本概念：流场的定义和描述方法；研究流体流动的欧拉法和拉格朗日法、流动的分类，迹线与流线，流管、流束、流量，系统与控制体。微团运动的分析：散度、旋度和位函数；环量与涡，涡管与涡线。
4.相似原理和量纲分析：流动的力学相似，动力相似准则，流动相似条件，量纲分析法，模型试验。
5.理想流体的有旋流动和无旋流动：微分形式的连续方程，流体微团运动的分解，有旋流动和无旋流动，理想流体运动微分方程，欧拉积分式和伯努利积分式，理想流体流动的定解条件，有势流动、速度势和流函数，几种简单的不可压缩流体的平面流动，简单平面无旋流动的叠加，平行流绕圆柱体无环流及有环流的平面流动，叶栅的库塔－儒科夫斯基公式。
6.粘性流体绕过物体的流动：纳维埃－斯托克斯方程，不可压缩粘性流体的层流流动，边界层的基本概念，层流边界层的微分方程，边界层的动量积分关系式，平板的层流、紊流、混合边界层的近似计算，曲面边界层的分离，卡门涡街，物体的阻力、阻力系数，边界层的控制。
7.风的特征和资源：大气运动，平均风特性，脉动风特性，极端风特性，地形地貌对风特性的影响。
8.二维叶片空气动力学：翼型的几何定义，Naca翼型，翼型的低速绕流图画，翼型的气动力特性，翼型失速，分离流动。
9.三维叶片空气动力学：叶片的几何定义，叶片的绕流图画，叶片的气动力特性，叶顶流动特征，尾涡面。
10.风力机气动力分析和计算：理想风力机的一维动量理论，叶素理论，动量－叶素理论，涡轮理论。
11.风力机空气动力设计：风力机的几何参数，风力机空气动力设计参数，风力机叶片气动外形设计，风力机气动性能。风力机动态失速。叶片－塔架相互作用。
12.风电叶片的设计方法：风轮叶片气动、结构设计方法及相关设计规范。
13.风电叶片的气动噪声：风电叶片产生气动噪声的原理及降噪方法。
14.风电叶片的检测：风电叶片检测的机理及方法。
四、推荐教材和教学参考书
1.教材：
l《空气动力学基础》，徐华舫，国防工业出版社，1982年5月
l《风工程与工业空气动力学》，贺德馨等，国防工业出版社，2006年1月。
2.参考书：
l《风力发电》，王承煦，张源，中国电力出版社
l《WindTurbineEngineeringDesign》,D.M.EgglestonandF.S.Stoddard,VanNostrandReinholdCompanyInc.,1987.
l《WindEnergyExplainedTheory,DesignandApplication》,J.F.Manwell,J.G.McgowanandA.L.Rogers,JohnWiley&SonsLtd.,2002.
大纲制定者：杨科
大纲校对者：
大纲审定者：
制定日期：2013.3.05