風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)及性能分析.pdf

1、風(fēng)能作為一種綠色可再生能源，其開發(fā)利用已受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注，其中水平軸風(fēng)力機(jī)是風(fēng)能利用的最主要形式。在風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵部件葉片的氣動(dòng)外形對(duì)風(fēng)力機(jī)獲取風(fēng)能的能力具有決定作用，因此研究風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)對(duì)更高效利用風(fēng)能、節(jié)約資源具有重要意義。
　　論文以1.5MW水平軸風(fēng)力機(jī)為研究對(duì)象，以葉素-動(dòng)量理論為基礎(chǔ)，建立了葉片氣動(dòng)外形計(jì)算模型，并利用MATLAB程序進(jìn)行了葉片的氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)，得到了葉片外形參數(shù)；為了獲得葉片任意位

2、置處的幾何參數(shù)，自行編制程序?qū)崿F(xiàn)了葉片外形參數(shù)的自動(dòng)多項(xiàng)式擬合修正和直線修正，程序還可以對(duì)設(shè)計(jì)獲得的葉片進(jìn)行氣動(dòng)性能計(jì)算；通過對(duì)比兩種修正方法得到葉片氣動(dòng)性能的計(jì)算結(jié)果表明，多項(xiàng)式擬合修正更有利于高性能葉片的獲取。
　　為了減少計(jì)算時(shí)間，論文利用統(tǒng)一格式葉片幾何數(shù)據(jù)文件的儲(chǔ)存與調(diào)取實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)程序和性能計(jì)算程序的聯(lián)合。針對(duì)同一設(shè)計(jì)結(jié)果，通過改變氣動(dòng)性能計(jì)算時(shí)所取葉素?cái)?shù)目，進(jìn)行了葉素?cái)?shù)目對(duì)葉片氣動(dòng)性能計(jì)算結(jié)果影響的研究。結(jié)果表

3、明，使性能計(jì)算精度達(dá)到要求的最佳葉素?cái)?shù)目為35。
　　由于均勻選取葉素位置不利于提升設(shè)計(jì)獲得葉片的氣動(dòng)性能，論文提出采用非均勻選取葉素位置進(jìn)行葉片氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)的方法。通過實(shí)例計(jì)算表明，尖速比越大利用該方法設(shè)計(jì)得到葉片的功率系數(shù)提升越明顯。這一結(jié)論對(duì)進(jìn)一步提高葉片氣動(dòng)性能具有工程意義。
　　借助三維建模軟件，論文建立了葉片的三維實(shí)體模型，并將葉片模型導(dǎo)入到商用計(jì)算流體力學(xué)軟件CFX中后，進(jìn)行了風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)工況下流場(chǎng)的數(shù)值模擬