2MW風(fēng)力機(jī)葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)及其關(guān)鍵性能仿真研究.pdf

1、隨著人類文明的不斷發(fā)展，工業(yè)科技水平的不斷提升，人類對(duì)能源需求的巨大增加，清潔能源越來(lái)越受重視，其中，風(fēng)能是最理想的選擇之一。近幾年來(lái)，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)外的迅速發(fā)展，促成了風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)的空前繁榮。風(fēng)力機(jī)葉片作為風(fēng)電機(jī)組的核心部件，受到國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)以及研究機(jī)構(gòu)的加倍關(guān)注?？捎捎趪?guó)內(nèi)風(fēng)力機(jī)葉片的研究起步比較晚，理論創(chuàng)新和技術(shù)環(huán)節(jié)薄弱，特別是兆瓦級(jí)以上的風(fēng)力機(jī)葉片，主要靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)。因此，急需自主開發(fā)與研究兆瓦級(jí)風(fēng)力機(jī)葉片，掌握其設(shè)計(jì)與制

2、造技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)自主設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的目標(biāo)。
　　本文以2MW風(fēng)力機(jī)葉片為研究對(duì)象，對(duì)其外形進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)及其風(fēng)輪的相關(guān)性能特性進(jìn)行仿真研究。主要完成以下工作:
　　(1)通過(guò)Wilson法和Glauert法分別計(jì)算出葉片各截面的最佳軸向誘導(dǎo)因子a和周向誘導(dǎo)因子b，將兩種結(jié)果進(jìn)行比較即可表現(xiàn)出Wilson法的優(yōu)越性。再根據(jù)片條理論計(jì)算出葉片的初步外形數(shù)據(jù)，利用Matlab軟件對(duì)初步外形數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化修整處理，得到葉片外形的最終數(shù)據(jù)。

3、
　　(2)利用Profili軟件選擇符合要求翼型，并在NACA軟件中得到截面的二維坐標(biāo)原數(shù)據(jù)，再利用EXCEL軟件將二維坐標(biāo)原數(shù)據(jù)計(jì)算處理為三維坐標(biāo)實(shí)際數(shù)據(jù)，并采用SolidWorks軟件建立風(fēng)力機(jī)葉片的實(shí)體模型。
　　(3)在葉片模型建好后，再次利用Wilson法對(duì)實(shí)際葉片的軸向誘導(dǎo)因子a和周向誘導(dǎo)因子b進(jìn)行核算，獲得實(shí)際葉片真實(shí)的氣動(dòng)數(shù)據(jù)。對(duì)風(fēng)輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛性模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析，計(jì)算得到其理論上的輸入轉(zhuǎn)矩、風(fēng)輪

4、旋轉(zhuǎn)角速度、風(fēng)輪功率及風(fēng)能利用系數(shù)的變化數(shù)據(jù)，初步驗(yàn)證葉片設(shè)計(jì)的可行性、合理性，并為仿真提供輸入數(shù)據(jù)。
　　(4)利用ADAMS/Controls和MATLAB/Simulink的聯(lián)合仿真對(duì)風(fēng)輪的風(fēng)能利用性能進(jìn)行仿真分析，得出風(fēng)輪輸入轉(zhuǎn)矩、低速軸的反轉(zhuǎn)矩、風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)角速度、風(fēng)輪功率和風(fēng)輪風(fēng)能利用系數(shù)隨風(fēng)速的變化曲線，驗(yàn)證葉片設(shè)計(jì)是否滿足要求。
　　(5)在ANSYS軟件中建立風(fēng)力機(jī)葉片模態(tài)分析模型，并對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析，得出風(fēng)力