大型风力机叶片气动外形设计及三维实体建模研究.pdfVIP

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大型凤 机叶 乞劲外彩设针殷三谁 雾体建 研 宓 口 胡世军 口 张恒磊 兰州理工大学 机 电工程学院 兰州 730050 摘 要 :针对大型风力机叶片气动外形设计方法 ,基于动量一叶素理论 ,通过 Wilson设计法,对 1.5 MW风力机叶片进行气动外形设计 ,并提 出一种风力机 叶片三维建模 的方法,为叶片的气动性能计算 和结构设计与分析奠定 了基础 。 关键词:风力机叶片 气动外形 三维建模 设计 中图分类~:TK83;TM315 文献标志码:A 文章编号 :1000—4998(2016)01—0016—03 风力机 叶 片是 风 电机 组 的核 心部 件 之一 .其设 计 性 、载荷 、噪声 等 因素 ,一 般都 采用 三 叶片 的风轮 。笔 者 质量对 风 电机组 整体 及其 零 部件 的性 能 和寿命 有 着直 选 定 B=3,A=7。 接 影 响。随 着风 电机 组容 量和 叶片 尺寸 的不 断增 大 ,且 表 1 叶尖速比与叶片数 匹配 由于叶片精 度 、强度 和刚度 要求 高等特 点 ,使 叶片 的结 叶尖速 比A 叶片数 风机类型 叶尖速比A 叶片数 B 风机类型 构及 外 形尺 寸 的设计显得更 为 重要 。风 力机 叶片设计 1 6~20 低速 4 3~5 中速 包 括气 动设计 和 结构设 计 ,气 动设 计 的主要 任 务是 确 2 4~l2 低速 5~8 2~4 高速 定 叶片 的气 动外 形 ,应 用空 气 动力学 基 础理 论 ,并结 合 3 3~8 中速 8~12 l~2 高速 叶 片的结 构 和工艺 要求 ,形 成沿 叶 片展 向 的截 面形状 。 气 动设计 的基 本思 想是 主要 考虑 叶 片 的各剖 面 叶素 输 1.3 翼 型 的选 择 出功率 达到最 大 。 翼 型对 风力 机 叶片十 分重 要 ,它 直接 影 响风 轮 的 启 动和 接受 风能 的效 率 。一 台性能 良好 的风力 机 应 当 1 风力机气动外形设计 尽量 增 加升力 同时减小 阻力 ,使 升 阻 比尽 量趋 于最 大 风 力机 叶片 的气 动外形设 计包 括 :叶片直径 D,叶 值 ,从 而增加 风力 机 的风 能利用 因数 。常用 的翼 型有 片数 B,叶片翼 型的选 取 ,叶片 各截 面 的 弦长 C,安装角 NA—CA44XX 系列 和 NACA23OXX 系列 航 空翼 型 ;专 用 0。笔者 给定 的参数 :风力 机输 出功率 P=I.5MW .设计风 翼 型 如 SERI系 列 、NREL 系 列 、Ris 一A 系 列 以及 速 v=12m/s。风 能利用 因数 Co=0.42。风力 机 的机 电效率 FFA—W 系列 等 也逐 渐得 到研 究 。Tangler(美 国可再 生 ,q=-q1叩2==o.89(叼1为传动 效率 ,叼2为 发 电机效 率 )。 能 源 国 家 实 验 室 研 究 员 ) 发 现 一 些 传 统 翼 型 (如 1.1 确定 叶 片直径 D NACA23OXX系 列 )对 叶片表 面粗 糙 度 十分 敏 感 ,即当 19_=0.5pv3ACvrl12 (1)

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