風(fēng)電機(jī)組葉片氣動(dòng)性能設(shè)計(jì)研究.pdf

1、風(fēng)力機(jī)葉片是風(fēng)力機(jī)組轉(zhuǎn)換風(fēng)能的重要部件，而其風(fēng)能利用效率的大小是反映其氣動(dòng)性能的好壞的重要指標(biāo)之一。在風(fēng)力機(jī)組葉片的設(shè)計(jì)參數(shù)中，弦長(zhǎng)、扭角、翼型沿展向的分布決定了風(fēng)力機(jī)葉片的氣動(dòng)性能，葉片研究工作的著眼點(diǎn)也在于此。風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)設(shè)計(jì)一般可兩種方案，一種是基于氣動(dòng)設(shè)計(jì)原理，預(yù)先設(shè)定翼型分布位置，通過迭代求得弦長(zhǎng)、扭角等參數(shù)，再根據(jù)實(shí)際工程中對(duì)弦長(zhǎng)、扭角曲線的制約，對(duì)弦長(zhǎng)、扭角曲線進(jìn)行修型；另一種則是結(jié)合最優(yōu)化理論先求得弦長(zhǎng)、扭角曲線等參數(shù)

2、，再通過尋求風(fēng)力機(jī)某項(xiàng)性能（如風(fēng)能資源利用率、年發(fā)電量等）的最優(yōu)化來不斷地優(yōu)化弦長(zhǎng)、扭角曲線。但是，不管是以上哪種方案，研究者們往往在設(shè)計(jì)中把主要翼型位置事先固定，再進(jìn)行氣動(dòng)設(shè)計(jì)。而這樣就可能造成所設(shè)計(jì)的風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)性能達(dá)不到最優(yōu)。
　　作者運(yùn)用遺傳算法，把弦長(zhǎng)、扭角和主要翼型沿展向分布的位置作為變量，用二次準(zhǔn)均勻B樣條曲線來控制弦長(zhǎng)、扭角曲線，以風(fēng)能資源利用系數(shù)最大化為目標(biāo)，進(jìn)行風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)性能最優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。主要工作如下：

3、
　?。?）建立了不同厚度、適用于葉片展向不同位置的風(fēng)力機(jī)翼型數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)包括不同雷諾數(shù)下各翼型的氣動(dòng)特性參數(shù)，以方便在風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)用。
　　（2）基于經(jīng)典的風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)理論葉素—?jiǎng)恿坷碚?，考慮葉片損失（葉尖損失、葉根損失）、軸向誘導(dǎo)因子大于0.5時(shí)的推力修正、葉片厚度和寬度對(duì)葉素攻角的改變等因素，對(duì)誘導(dǎo)因子和雷諾數(shù)進(jìn)行迭代，編寫了風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)性能計(jì)算程序。
　?。?）沿葉片展向采用多翼型布置設(shè)計(jì)，葉尖部位

4、布置NERL S832翼型，葉中部位布置NERL S831和S830翼型，葉根部位布置NERL S818翼型，過渡翼型采用翼型數(shù)據(jù)沿厚度的線性平均化方法處理。
　　（4）采用7個(gè)頂點(diǎn)控制的準(zhǔn)均勻二次B樣條曲線對(duì)弦長(zhǎng)、扭角曲線進(jìn)行控制，所使用的控制曲線比之大多研究中采用的Bezier曲線更具靈活性以及具有局部修改的能力。
　?。?）利用遺傳算法，以風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)性能計(jì)算程序作為個(gè)體評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，進(jìn)行風(fēng)力機(jī)葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出一種