風(fēng)電機組葉片氣動性能設(shè)計研究.pdf

1、風(fēng)力機葉片是風(fēng)力機組轉(zhuǎn)換風(fēng)能的重要部件，而其風(fēng)能利用效率的大小是反映其氣動性能的好壞的重要指標之一。在風(fēng)力機組葉片的設(shè)計參數(shù)中，弦長、扭角、翼型沿展向的分布決定了風(fēng)力機葉片的氣動性能，葉片研究工作的著眼點也在于此。風(fēng)力機葉片氣動設(shè)計一般可兩種方案，一種是基于氣動設(shè)計原理，預(yù)先設(shè)定翼型分布位置，通過迭代求得弦長、扭角等參數(shù)，再根據(jù)實際工程中對弦長、扭角曲線的制約，對弦長、扭角曲線進行修型；另一種則是結(jié)合最優(yōu)化理論先求得弦長、扭角曲線等參數(shù)

2、，再通過尋求風(fēng)力機某項性能（如風(fēng)能資源利用率、年發(fā)電量等）的最優(yōu)化來不斷地優(yōu)化弦長、扭角曲線。但是，不管是以上哪種方案，研究者們往往在設(shè)計中把主要翼型位置事先固定，再進行氣動設(shè)計。而這樣就可能造成所設(shè)計的風(fēng)力機葉片氣動性能達不到最優(yōu)。
　　作者運用遺傳算法，把弦長、扭角和主要翼型沿展向分布的位置作為變量，用二次準均勻B樣條曲線來控制弦長、扭角曲線，以風(fēng)能資源利用系數(shù)最大化為目標，進行風(fēng)力機葉片氣動性能最優(yōu)化設(shè)計研究。主要工作如下：

3、
　?。?）建立了不同厚度、適用于葉片展向不同位置的風(fēng)力機翼型數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫包括不同雷諾數(shù)下各翼型的氣動特性參數(shù)，以方便在風(fēng)力機葉片氣動設(shè)計時調(diào)用。
　?。?）基于經(jīng)典的風(fēng)力機葉片氣動理論葉素—動量理論，考慮葉片損失（葉尖損失、葉根損失）、軸向誘導(dǎo)因子大于0.5時的推力修正、葉片厚度和寬度對葉素攻角的改變等因素，對誘導(dǎo)因子和雷諾數(shù)進行迭代，編寫了風(fēng)力機氣動性能計算程序。
　?。?）沿葉片展向采用多翼型布置設(shè)計，葉尖部位

4、布置NERL S832翼型，葉中部位布置NERL S831和S830翼型，葉根部位布置NERL S818翼型，過渡翼型采用翼型數(shù)據(jù)沿厚度的線性平均化方法處理。
　?。?）采用7個頂點控制的準均勻二次B樣條曲線對弦長、扭角曲線進行控制，所使用的控制曲線比之大多研究中采用的Bezier曲線更具靈活性以及具有局部修改的能力。
　?。?）利用遺傳算法，以風(fēng)力機葉片氣動性能計算程序作為個體評價的基礎(chǔ)，進行風(fēng)力機葉片優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計出一種