風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)與流場(chǎng)仿真.pdf

1、隨著全球能源問(wèn)題的日益嚴(yán)重,各國(guó)對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越重視,特別是風(fēng)能的開(kāi)發(fā)和利用更受到廣泛關(guān)注。葉片是風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的核心部件,國(guó)外對(duì)其設(shè)計(jì)方法的研究很早就開(kāi)始并發(fā)展出了眾多設(shè)計(jì)理論和方法,但是我們國(guó)家從上世紀(jì)末才開(kāi)始重視這方面的研究。本文對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片的設(shè)計(jì)理論和方法進(jìn)行了總結(jié),同時(shí)通過(guò)數(shù)值模擬的方法對(duì)葉片進(jìn)行氣動(dòng)仿真和分析。首先,對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片的設(shè)計(jì)理論進(jìn)行總結(jié)和歸納,并對(duì)Glauert設(shè)計(jì)法進(jìn)行推導(dǎo),同時(shí)在此基礎(chǔ)上引入葉尖

2、損失因子得出Wilson設(shè)計(jì)法的主要公式。通過(guò)對(duì)Wilson法的分析,利用MATLAB語(yǔ)言對(duì)該方法進(jìn)行程序設(shè)計(jì),程序最終將葉片各截面葉素的空間坐標(biāo)參數(shù)寫(xiě)入文本文件,可直接導(dǎo)入繪圖軟件進(jìn)行建模。其次,利用商用CFD軟件Fluent對(duì)風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)選用的翼型NACA4412進(jìn)行二維的流場(chǎng)仿真。得到雷諾數(shù)為300000、攻角小于28°時(shí),翼型的升力系數(shù)和阻力系數(shù)以及壁面上壓力系數(shù)的變化的曲線,以及攻角11°到17°的翼型周圍流線圖。根據(jù)以上探討

3、攻角變化對(duì)邊界層分離的影響,以及邊界層分離對(duì)升阻系數(shù)和壁面壓力系數(shù)的影響。說(shuō)明NACA4412在攻角小于13°的范圍內(nèi)未發(fā)生邊界層分離,并且具有比較好的升阻特性,適合作為中小型風(fēng)力機(jī)葉片翼型。最后,以10KW風(fēng)力機(jī)葉片為實(shí)例進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算和實(shí)體建模(Solidworks),并利用Fluent對(duì)葉片設(shè)計(jì)工況和非設(shè)計(jì)工況的三維流場(chǎng)進(jìn)行仿真,得到風(fēng)能利用系數(shù)、軸向推力系數(shù)和轉(zhuǎn)矩系數(shù)等氣動(dòng)參數(shù),并根據(jù)這些氣動(dòng)參數(shù)對(duì)葉片氣動(dòng)性能進(jìn)行分析和預(yù)估。另外