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小型风力发电机叶片设计怎么做?


      小型风力发电机的叶片设计可分为气动设计和结构设计这两个大的阶段,其中气动设计要求满足前两条目标,结构设计要求满足后四条目标。通常这两个阶段不是独立进行的,而是一个迭代的过程,叶片厚度必须足够以保证能够容纳腹板,提高叶片刚度。 外形设计 叶片气动设计主要是外形优化设计,这是叶片设计中至关重要的一步。


     外形优化设计中叶片翼型设计的优劣直接决定风机的发电效率,在风机运转条件下,流动的雷诺数比较低,叶片通常在低速、高升力系数状态下运行,叶片之间流动干扰造成流动非常复杂。针对叶片外形的复杂流动状态以及叶片由叶型在不同方位的分布构成,叶片叶型的设计变得非常重要。


     目前叶片叶型的设计技术通常采用航空上先进的飞机机翼翼型设计方法设计叶片叶型的形状。先进的CFD技术已广泛应用于不同类型气动外形的设计,对于低雷诺数、高升力系数状态下风机运行条件,采用考虑粘性的N-S控制方程分析叶片叶型的流场是非常必要的。


     所谓风轮叶片的简化设计方法,是基于动量-叶素理论,主要用于估算叶片距风轮轴线r处叶素截面产生的气动力,进而初步确定翼弦与叶片基本参数的关系。


     叶片类型确定翼型是小型风力发电机叶片相当重要的一部分,它直接影响风轮的启动及接受风能的效率,以叶片翼型来区分,叶片可分为平板型、风帆型、扭曲型。其中平板型与风帆型是主要应用于低速风力机翼型,其主要特点是迎角是不变的,在整个叶片上都相同,所以其结构简单,易于制造且成本低。自然,其效率也不会高。而扭曲型的叶片就是叶片的翼型和安装角错误!未找到引用源。


     沿叶片长度不同,且由叶根至叶尖逐渐减少,做到使叶片各处都达到最佳迎角状态,以获得最佳升力来得到较高的风能接受效率,相对的,这类翼型叶片制造困难,成本较高。本文选择扭曲型。在扭曲叶片中使叶片各处获得最佳迎角的同时不同的迎角处对应有不同的翼型弦长以获得各处相同的升阻比,即相同的气动特性以高效的利用风能。 


     1叶片气动外形设计方法气动外形是风轮设计过程的主要任务,也是叶片结构设计基础性工作之一。其理论方法主要有简化设计方法、葛劳渥方法和维尔森方法。1.1简化设计方法所谓风轮叶片的简化设计方法,是基于动量-叶素理论,主要用于估算叶片距风轮轴线r处叶素截面产生的气动力,进而初步确定翼弦与叶片基本参数的关系。



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