【《风力发电机组叶片的设计计算案例》5300字】

-[28] (2.43) (2.44)得到初始诱导因子。利用程序编译计算软件MATLAB通过插值迭代计算的方法求解可得a和b，轴向、切向诱导因子与风轮半径关系如图2.4、2.5所示。图2.4轴向诱导因子a随半径的变化图2.5切向诱导因子b随半径得变化=4\*GB2⑷叶片弦长的计算：根据文献假设叶片根部弦长为6.8m，叶片尖部弦长为0.7m，弦长随叶片长度的变化呈指数分布，用MATLAB编写弦长计算程序，计算得到每一个截面处弦长，弦长随风轮半径分布关系如图2.6所示。图2.6弦长随风轮半径分布关系=5\*GB2⑸计算雷诺数由动量叶素理论结合求出弦长c后，可得每个叶素的雷诺数 (2.45)式中：v为空气运动粘性系数，取1.385×10-5。=6\*GB2⑹计算攻角、扭角利用式(2.45)计算求得Re后，通过MATLAB中的插值函数spline可求得最佳攻角α，然后代入式(2.46)计算得出扭角。攻角、扭角随风轮半径关系如图2.7、图2.8所示。 (2.46)图2.7攻角随风轮半径关系=7\*GB2⑺升力系数和阻力系数的确定由表2.1得到所选翼型在各个给定雷诺数下达到最大升阻比时的升力系数，利用MATLAB拟合出最佳攻角与升力系数的关系式，最佳攻角与阻力系数的关系式。 (2.47) (2.48)将MATLAB中得出的每个截面的最佳攻角α带入关系式(2.47)和(2.48)可得到每个截面的最佳升力系数和最佳阻力系数。图2.8扭角随风轮半径关系=7\*GB2⑺修正扭角θ用MATLAB程序计算的弦长和扭转角是理想状态下叶片的形状，这种理想叶片的弦长和扭转角沿翼展方向呈非线性变化，不符合现实情况，并增加了制造难度，另外，叶根处的扭角偏大，与实际叶片不对，因此需要通过修正得到符合现实的扭角REF_Ref71665384\r\h[9]。图2.9修正后扭角随风轮半径分布关系由于插值迭代出来的扭角呈非线性分布，所以要对其进行修正。选取第四到第十九个截面中的各个截面，利用函数polyfit在MATLAB中拟合得到叶片扭角θ与截距r的拟合多项式(2.49)，修正后的扭角如图2.9所示。 (2.49)=8\*GB2⑻修正叶片弦长通过MATLAB程序计算出来的是理论弦长，然而这种用程序计算出来的叶片叶根处的弦长显得很大，且其与截距的关系呈非线性分布，制造起来困难也不经济，所以要对叶片叶根处的弦长要进行适当的修正，使其变的合理，与实际相符合。由于风力机组风轮从风中获得的功率主要集中在自叶片的前半段，而叶根的主要作用是支撑整个叶片和连接风力发电机组中的轮毂的作用，对于风能的综合利用效果影响很小。最终，叶片修正的目的可以认为是适当的修正和减小叶根处的弦长。选取叶片第四到第十九个截面中的各个截面，利用MATLAB中的polyfit函数拟合得到叶片弦长的拟合多项式(2.50)，修正后的弦长如图2.10所示。 (2.50)图2.10修正后弦长随风轮半径分布关系得到叶片的气动参数如表2.5所示：表2.5叶片的气动参数r/mCLCDbα/°ϕ/°θ/°FtFhc/m1.8000.9180.0070.2970.5783.99762.79258.7950.8230.6376.8004.6001.0170.0080.3100.2855.00042.52137.5210.7420.6374.6377.4001.1040.0110.3160.1936.00631.33125.3260.6600.6373.52110.2001.0990.0110.3200.1465.93624.57018.6330.5890.6372.84013.0001.1840.0160.3220.1186.98720.33813.3520.5320.6372.38115.8001.2000.0170.3240.0997.19317.0179.8240.4780.6372.05018.6001.2570.0230.3250.0858.03814.7246.6860.4340.6371.80021.4001.2700.0310.3260.0758.61312.9684.3550.3950.6371.60524.2001.2590.0370.3270.0678.91011.5822.6720.3600.6371.44827.0001.2500.0400.3270.0609.04010.4611.4210.3280.6371.31929.8001.2460.0410.3280.0559.0809.5350.4560.2980.6371.21232.6001.2470.0410.3290.0519.0748.758-0.3160.2710.6371.12035.4001.2490.0400.3290.0479.0468.093-0.9530.2440.6371.04238.2001.2520.0390.3310.0449.0087.514-1.4940.2180.6370.97441.0001.2560.0380.3330.0418.9676.999-1.9680.1930.6370.91443.8001.2580.0370.3380.0398.9266.525-2.4000.1670.6370.86146.6001.2610.0360.3460.0388.8836.064-2.8190.1400.6370.81449.4001.2630.0350.3640.0388.8385.567-3.2710.1090.6370.77252.2001.2660.0340.4060.0418.7804.909-3.8710.0730.6370.73455.0001.2670.0330.4040.0558.7554.614-4.1420.0000.6370.7002.3叶片载荷计算动量叶素理论是动量理论与叶素理论相结合的综合应用理论。用动量叶素理论计算叶素载荷的实质是将风力机叶片沿展方向分成若干叶素，并假设每个叶素上的风速和流动体之间没有干扰，这样叶素可以看作是一个平面结构，因此我们可以用动量叶素理论来分析叶素所受的力，首先，计算出作用在每个叶素身上的力和力矩，然后，将这些叶素沿着风轮叶片的延展方向进行积分，通过计算就可以得出这些叶素作用在整个风轮上的力和力矩REF_Ref71665859\r\h[11]。如图2.11所示为叶素气流的相对速度的速度三角形和空气动力图，。则相对风速W为： (2.51)式中V为风速。图2.11叶素受力情况将升力和阻力分别在x和y方向的分量合并得叶素的法向力和切向力，分别为： (2.52) (2.53)叶片升力、阻力为： (2.54) (2.55)式中，c为弦长，dr为风轮圆环。将式(2.52)、式(2.53)、式(2.54)、式(2.55)整理得： (2.56) (2.57)其中法向力系数和切向力系数分别为 (2.58) (2.59)图2.12叶片坐标系根据图2.12，可得到叶片载荷方向，具体的气动载荷有：其沿主轴的推力、与主轴方向相切的切向力、叶片绕主轴方向的转矩和叶根摆动力矩分别为： (2.60) (2.61)