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 基于 Solidworks 风力机叶片三维建模及 模拟分析# 张仁亮，张俊彦，孙勤** 5 10 15 20 （湘潭大学土木工程与力学学院，湖南 湘潭 411105） 摘要：风机叶片是风力发电机组的重要组成部分，对其进行研究分析是十分重要的。选取不 同的翼型，利用 Glauert 漩涡理论的气动力学计算方法，获取叶片最优化几何参数。 通过 Solidworks 软件强大的三维建模功能，快速、准确的实现不同翼型叶片的三维造型；并通 过 SolidWorks 软件中的 Flow Simulation 模块，对不同翼型的叶片进行模拟并分析比较其 结果。 关键词：翼型；弦长；安装角；流动模拟分析 中图分类号：TH122 Wind Turbine Blade 3-D Modeling and Simulation Analysis Based on Solidworks Zhang Renliang, Zhang Junyan, Sun Qin (College of Civil Engineering and Mechanics Xiangtan University, HuNan XiangTan 411105) Abstract: The fan blade is an import components of wind energy power generation,it is vital important to studying and analyzing the blade.Choosing different airfoil and obtaining the blade optimization geometric parameters through using air dynamics calculation method;Different airfoil blades are accurately modeled with 3-D software of Solidworks. Flow simulation analysis is finished on the software of Solidworks Flow Simulation and discussing the results of the analysis. Keywords: blade airfoil; chord length; setting angle; flow simulation analysis 25 0 引言 当今，随着社会经济的发展和人民生活水平的日益提升，对于能源的消耗也在与日俱增。 导致石油、煤等不可再生资源随之急剧减少和环境污染的日益急剧；利用可再生资源，改善 能源结构，减少环境污染，已经成为全球能源工业关注的一个热点问题。风能是一种绿色、 30 35 40 无污染的可再生能源，且风能的储量十分丰富，取之不尽，用之不竭。目前，世界各国正加 快对风力发电机组的研究步伐，同时不断推出先的技术设备[1]。 风机叶片是风力发电机组的核心部件之一，叶片的材料、翼型的设计以及叶片的结构形 式直接影响风力发电装置的性能和效率[2]。风机发电机叶片气动设计理论是在机翼气动理论 基础上发展而来的。经典的叶片设计理论有贝茨理论、简化风轮理论、动量理论、Wilson 气动设计理论和 Glauert 环动量理论等[3]。在我国，风机翼型的研究一直停留在普通航空翼 型阶段，对于新型翼型的研究很少。由于风力机专用新型翼型几何参数和气动性能参数的缺， 直接抑制了我国大型风力发电机气动设计的发展[4]。风机叶片快速实现三维模型并对其在空 气中进行模拟仿真，对叶片翼型的几何参数和气动特性参数的研究具有重要的现实意义。本 文利用 Solidworks 软件对叶片快速实现三维造型，并利用 Flow Simulation 模块直接进行模 拟分析。 基金项目：湖南省科技厅助（2011FJ3226) 作者简介：张仁亮，（1985-），男，硕士研究生，新型材料的力学性能。 通信联系人：张俊彦， 1962-），男，教授，主要研究方向：新型材料的力学性能。 E-mail: zhangjy@xtu.edu.cn -1-  1 叶片几何参数设计 1.1 翼型的选取及气动参数 翼型数据及其气动性可参考 UIUC（伊利诺伊大学）风机坐标数据库、profili 软件以及 中国气动力研究与发展中心的文献等。根据不同的设计需要选取翼型。一般现在高速风轮都 45 50 采用流线型叶片，其翼型通常从 NACA 和 Gottingen 系列中选取（NACA4412，4415，23012， 23018，Gottingen623,624 等）[5]。这些翼