风力机叶片的设计

风电机组设计,第三组,(一)设计理论(二)相关参数确定(三)叶片的设计过程(四)总结(五)主要参考文献,（一）设计理论,叶素理论的基本出发点是将风轮叶片沿展向分成许多微段，称这些微段为叶素。假设在每个叶素上的流动相互之间没有干扰，即叶素可以看成是二维翼型，这时，将作用在每个叶素的力和力矩沿展向积分，就可以求得作用在风轮上的力和力矩。,叶素理论,叶素理论的基本出发点是将风轮叶片沿展向分成许多微段，称这些微段为叶素。假设在每个叶素上的流动相互之间没有干扰，即叶素可以看成是二维翼型，这时，将作用在每个叶素的力和力矩沿展向积分，就可以求得作用在风轮上的力和力矩。,（二）相关参数确定,（三）叶片的设计过程,1）、确定翼型的设计升力系数和最佳攻角,2）、应用Glauert方法设计,由表格可知该翼型的最佳攻角为9.5，设计升力系数为1.1583，阻力系数为0.0149，最大升阻比为77.7383,根据Profili软件输入翼型型号NACA23012,可得到表3-1和图3-1、图3-2、图3-3及图3-4如下所示,1）、确定翼型的设计升力系数和最佳攻角,图3-1,图3-2,图3-3,图3-4,2）、应用Glauert方法设计,b.根据上表可以绘出弦长和安装角随截面半径变化的曲线图,图3-5,图3-6,图3-7,图3-8,（6）、叶片性能计算。,叶片性能计算主要有三项内容：(轴向推力；(转矩和功率；(相对应的推力系数、转矩系数和风能利用系数。下面以Wilson设计法为基础讨论叶片性能计算。当考虑到叶梢部损失时，风轮半径r处叶素上的轴向推力、转矩和功率为,轴向推力、转矩和功率可由上式积分求得,也可以用系数形式给出。,根据上述公式计算出各性能系数的值如表3-3所示。,（7）、叶片造型。,具体求解步骤如下：a、获取翼型数据(x0，y0)，通过profili软件导出的NACA23012获得，该软件提供的翼型数据较充足。b、求解翼型以气动中心为原点、翼型前后缘连线为轴的二维坐标（x1，y1）。设气动中心坐标为（x，y）。则：（x1，y1）=（x0，y0）-（x，y）。,c、求解各叶素各离散点空间实际坐标（x，y，z）。,（四）总结,为期两周半的课程设计结束了。在这段时间的学习中，我们收获了很多，也找到了各自身上的不足。这次的课程设计，不仅检验了之前所学的知识，也培养了我们如何去规划一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工合作，相互探讨、相互学习、相互监督，我们不仅仅学会了协作，学会了宽容，更学会了理解。风电作为一个有富有特色的专业，风力机组是我们要深入学习的，从叶片设计的资料收集到叶片弦长和安装角的计算；从叶片叶素的绘制到叶片三维仿真的制作，我们深入地了解到了叶片从计算到制作的各个过程，而原本学到的风力机空气动力学知识，也在这次的课程设计中得到实践。通过这次课程设计，让我们将理论联系到实践，开始真正地融入新能源这个行业。,（五）主要参考文献,1.风力机设计理论及方法.赵丹平.北京大学出版社,2012.2.风力发电技术及应用.范海宽.北京大学出版社,2013.3.风力机空气动力学.吴双群.北京大学出版社,2009.4.风力发电系统的设计、运行与维护.叶杭冶.电子工业出版社,2010.5.风力机设计、制造与运行.何显富,卢霞等.化学工业出版社,2009.6.风力发电机组原理及应用(第2版).姚兴佳,宋俊.机械工