風(fēng)力機(jī)葉片幾何設(shè)計(jì)與空氣動(dòng)力學(xué)仿真.pdf

1、面對(duì)日益增長(zhǎng)的能源需求和環(huán)保方面的壓力，世界各國(guó)都在加大新能源的開(kāi)發(fā)力度。風(fēng)能是可再生能源中最具代表性的一種，它對(duì)保護(hù)環(huán)境、維持生態(tài)平衡、減少對(duì)常規(guī)能源依賴和改善能源結(jié)構(gòu)都有重要意義。水平軸風(fēng)力機(jī)是風(fēng)能利用最主要的形式，其關(guān)鍵部件又是葉片。自風(fēng)力機(jī)被廣泛使用以來(lái)，葉片的外形設(shè)計(jì)和氣動(dòng)特性就一直受到人們的關(guān)注。葉片的外形決定風(fēng)輪的轉(zhuǎn)換效率，因而葉片外形設(shè)計(jì)在風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)中占有舉足輕重的地位。由于涉及到技術(shù)保密，國(guó)外知名葉片生產(chǎn)商都不對(duì)外公開(kāi)

2、其設(shè)計(jì)方法；同時(shí)考慮到我國(guó)目前對(duì)風(fēng)輪氣動(dòng)性能的研究尚少。因此很有必要研究風(fēng)力機(jī)葉片的設(shè)計(jì)技術(shù)，這些工作對(duì)于我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的葉片設(shè)計(jì)技術(shù)具有積極意義。 本文重點(diǎn)研究1.5MW風(fēng)力機(jī)的葉片設(shè)計(jì)和空氣動(dòng)力學(xué)性能，所開(kāi)展的主要工作包括： 首先，研究了風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)的四個(gè)基本理論和Wilson方法，以動(dòng)量理論、葉素理論等基本理論為基礎(chǔ)，結(jié)合Wilson優(yōu)化設(shè)計(jì)方法推導(dǎo)出風(fēng)力機(jī)葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，并以MAT

3、LAB語(yǔ)言為工具編寫(xiě)葉片設(shè)計(jì)的計(jì)算程序；為便于葉片加工制造，又對(duì)葉片扭角和弦長(zhǎng)進(jìn)行線性化修正，輸出各參數(shù)的計(jì)算結(jié)果。 其次，結(jié)合坐標(biāo)變換原理，運(yùn)用MATLAB的矩陣運(yùn)算功能，對(duì)葉片翼型上各離散點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到各離散點(diǎn)空間坐標(biāo)。基于UG的自由曲面造型功能，采用三次B樣條擬合方式繪制葉片各截面的空間樣條曲線，建立風(fēng)力機(jī)葉片的實(shí)體三維模型，并且在專門(mén)的網(wǎng)格劃分軟件Gambit中對(duì)風(fēng)輪三維流場(chǎng)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分和邊界條件設(shè)置。