5kW風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化研究.pdf

1、隨著風(fēng)能利用的迅速增長,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)受到廣泛關(guān)注,而葉片作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件,其研究越來越受到重視,為此世界各國都在積極研究開發(fā)新的翼型,中國也不例外。我國的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與國外相比還存在一定的差距,因此本文就5kW風(fēng)力機(jī)的葉片進(jìn)行研究,主要研究內(nèi)容如下:
　　1、根據(jù)現(xiàn)有的風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)理論,在考慮葉尖損失和阻力影響的情況下,選用Wilson設(shè)計(jì)模型,首先通過MATLAB軟件編程計(jì)算獲得沿葉片半徑不同截面處的扭轉(zhuǎn)角和弦長;然后

2、通過Profiling軟件獲得翼型坐標(biāo)數(shù)據(jù),并基于點(diǎn)坐標(biāo)的幾何變換,求得各葉素上點(diǎn)的空間實(shí)際坐標(biāo);最后通過Pro/E軟件繪制葉片的三維模型。
　　2、基于節(jié)省材料和成型工藝難易的考慮,葉片選擇D型結(jié)構(gòu)的空心形式。首先對葉片進(jìn)行受力分析,在量化載荷的基礎(chǔ)上,假設(shè)葉片不發(fā)生自激振動,根據(jù)葉片的受力特點(diǎn)并在滿足強(qiáng)度要求的前提下通過MATLAB編程對其鋪層厚度進(jìn)行計(jì)算,確定合理的鋪層結(jié)構(gòu);其次,基于葉片的實(shí)體模型通過ANYSY軟件中的殼單

3、元確定葉片的空心模型及D型結(jié)構(gòu)形式;最后,運(yùn)用ANYSY軟件對葉片進(jìn)行靜力分析和模態(tài)分析。通過靜力分析驗(yàn)證葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理,由模態(tài)分析可獲得葉片的固有頻率和在受力情況下的頻率及振動形態(tài)。
　　3、基于模態(tài)分析結(jié)果,選取結(jié)果中的第一階振型作為研究對象。首先,對葉片變形較大部位的翼型進(jìn)行氣動分析,比較葉片變形前后的翼型氣動性能變化;其次,對葉片變形前后的三維流場進(jìn)行氣動分析,比較葉片變形前后的整體氣動性能變化及風(fēng)能利用率情況。