三、叶素理论

叶素理论最早由Drezwiwcki在19世纪末提出，是风轮空气动力学研究中被广泛采用的又一经典理论。

叶素理论把叶片视作由若干个叶素构成。假设叶素的气动载荷（图1-18）是准二维的，即每个叶素类似于一个二维翼型来产生气动作用（各叶素间的气流流动相互不干扰），于是，对叶素气动载荷的计算便等同于二维翼型气动载荷的计算。沿叶片径向积分，就可以得到整个叶片进而整个风轮的气动特性。

图1-18　叶素的气动载荷

虽然叶素理论对叶片做了准二维假设，但是通过对叶素迎角的修正，叶素理论仍然把旋翼的非均匀诱导入流的三维效应考虑了进去。换言之，旋翼诱导速度不再假定是均匀分布的，因此能更真实地反映诱导速度沿半径和方位角的变化。

合速度下，叶素的升力和阻力分别为：

式中，翼型的升力系数C_t、阻力系数C_d取决于叶素的迎角。

叶素的垂向力和切向力分别为：

因此，对于叶片数为N_b的风轮系统，其拉力、扭矩和功率分别为：