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本文为系列内容，讨论风力发电机的风轮与风功率基础有关的各种基本物理学概念。

(3)基本概念和方程：质量守恒定律

在正式开始前，先介绍控制体的概念，因为在上述定律中，必须对控制体又明确的定义。

控制体

方程的左右两侧必须对控制体有明确的定义。从一个方程推导到另一个方程时,各方程描述的也必须是同一个控制体。所谓控制体,可以是任何形状,但必须事先指定;用得最多的形状是半径固定的圆柱体和半径可变的流线型圆柱体(见上图)。

就其概念而言,流线型圆柱体可以被设想为长度无穷小的管。流体在管内沿轴向流动,没有垂直方向的流动,因此在流线内外没有物质交换。这表明,除了从A0至A2截面,上述控制体不发生质量的增减。

质量守恒

假设:

1)从A。处流人的空气都从 A₂流出;流动呈流线型,在控制体侧面无任何质量损失。

2)流体不可压缩,即密度不变。

在这样的假设条件下,质量守恒方程为

式中,

V2是平均风速,为截面A2上的平均值;

Ar是叶轮截面,Vr在Ar上处处相等。

叶轮从空气中获得了能量,空气的动能会相应减少,有V0>Vr＞V2"。

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