葉素理論

葉素(BEM)理論是在科學和工業領域最常用的一種數學模型，該理論不僅用於風電機組葉片的設計，也可以對風電機組的表現進行評價（在設計中和設計後）。利用完善的理論模型，可以進行葉片設計，確定風輪的幾何參數（風輪直徑，氣動翼形，弦長，變漿角和扭轉角），估算葉片受力，確定風輪主軸的轉矩和功率輸出；也可以在寬風速範圍內對風輪表現進行評價。 BEM理論是在Glauert推進理論的基礎上，進行修正而用於風電領域的。近期BEM理論被不斷的改進和最佳化以提供更加精確的結果。

葉素理論

將風輪葉片沿展向分成許多微段(葉素)。葉素理論將風力機槳葉簡化為有有限個葉素，沿徑向疊加而成，因而風輪的三維氣動特性，可以由葉素的氣動特性沿徑向積分得到。

葉素理論套用的基本假設

（1）不考慮沿葉片展向方向相鄰葉素間的干擾。

（2）作用於每個葉素上的力僅由葉素的翼型氣動性能決定。

公式

考慮尾渦效應後的入流速度：

葉素理論

葉素理論

葉素理論

葉素理論

葉素處合成後的入流速度：

葉素理論

入流角和攻角為：

葉素理論

葉素理論

合成後引起的軸向推力、切向力、轉矩為：

葉素理論

葉素理論

葉素理論

整個風輪平面的軸向推力、切向力、轉矩為：

葉素理論

葉素理論

葉素理論

葉素理論

角度關係：

葉素的氣動環境

葉素坐標系oxyz

葉素理論

oz 槳葉的變距軸線

ox 旋轉前進方向

oy 在翼型平面內垂直於xoz

葉素的相對氣流速度w

葉素理論

葉素理論

垂直上升相對速度

葉素理論

旋轉相對速度

葉素理論

當地誘導速度