小型水平轴风力发电机叶片设计研究

xjtufengfeng

硕士学位论文
9 E" A) G- \9 w. t. @; C. g1 a5 lSchmitz理论、Glauert理论、Wilson理论

ly_uaen

他用的是叶素动量理论吗，不知道有没有理论突破。

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+ Z1 f9 F  B7 q' M分类号：-TM315
$ c& N6 z0 ]6 r3 u! [UDC：
1 a8 v4 G, M1 `( Y. K6 `# f                  硕士学位论文
《小型水平轴风力发电机叶片设计研究》
' z& R* z* Z) _5 g% z6 D作者：杨新彦
日期：2006-6-10
+ B; S3 w% i! o' b; W$ Z" b7 b: T% B2 `
摘要
- p1 J% y) l( P        随着环保呼声日益高涨和非可再生资源的过度消耗，风力发电以其独特
. J; j7 Y: a6 l& c, d3 Y    的优越性日益被重视。叶片是风力发电机吸收风能的重要元件。本课题以
    广西教育厅科技项目(((1 KW风力发电机产品的研究开发》为背景，主要研
9 h0 V5 J- u8 i( a4 E    究小型水平轴风力发电机的叶片设计、性能计算、有限元动力学分析。主
/ }* C1 g; z- l2 A4 P( L8 v    要研究成果如下:
( }: ]. v! j8 X3 X1 K2 s        1.简单实用的叶片设计拟合模型。综合国内外多种文献，整理现有叶
   片设计模型基础上，得出简单实用的叶片参数设计拟合模型—各叶素弦
: e4 u$ ?& i  Y7 C5 v9 i. }5 B8 j5 C    长计算公式和安装角计算公式。该模型函数简单;设计精度高;设计叶片
    具有流线型。
9 y* j  O/ L- \! M/ i& N+ I        2.叶片精确实体建模仿真。以最后输出电功率P = 400W为目标，采用翼
7 ]! T% X1 y2 C. A7 ~4 ?" t- I& }# A    型NACA4412进行叶片设计。基于叶片设计数据，进行三维坐标变换，本
    文利用较通用的办公软件EXCEL实现复杂的矩阵坐标变换，求出叶片各点
    的三维坐标;利用三维建模软件SolidWorks进行精确实体建模，方便进一
    步分析。该法可为扭曲实体和其他复杂实体精确建模提供新思路。
1 D' {" p: S3 ?$ D! n        3.叶片静态气动性能模拟计算。基于Glauert模型和Wilson模型对设计
    叶片进行性能对比计算，利用各种性能修正系数进行性能修正。得出所设
    计叶片的设计状态气动性能指标;并提出气动性能较合理的计算途径，即
0 V, \; ], u0 @7 U0 {    以Wilson模型气动计算为基础采用修正系数修正，其中轮毅修正采用新方

      法—忽略轮毅气动性能计算，只对采用翼型部分进行气动性能计算。该
; [) d; F* k3 f0 \3 _& n7 _- o      法简单实用，计算结果且较经验轮毅损失修正合理。
        4.叶片动力学分析。采用了有限元分析软件COSMOS\WORKS进行叶
      片有限元建模和分析，计算出叶片前十阶固有频率和振型，为其他设计如
    塔架设计提供参考。模态计算采用精确的整个叶片实体模型，计算结果精
      度较高。
关键词:水平轴风力发电机叶片设计静态气动性能有限元法动

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目录
) A4 o/ e+ n/ G$ \第一章绪论....................................................................1
2 R) _; l( `1 P. z. Q; c1.1本课题研究背景.....................................................................................................1
1.2国内外研究技术现状............................................................................................. 2
1.3本课题研究内容........................................................................................................ 2
0 y7 Y% C& y' V+ t  H5 s第.章基本概念与基本原理............................................................................................... 5
+ p0 Q) ]6 m4 R% B' x& O2.1翼型结构基本概念............................................................................................5
  2.1.1翼型几何参数....................................................................................................5
  2.1.2翼型介绍................................................................................................7
1 [+ k. I  I" C" ]4 e; b  @; l+ H2.2翼型空气动力学相关概念......................................................................:....................... 7
  2.2.1作用在翼型上的空气动力........................................................................................ 7
" E! {8 A4 o" e/ F  Z. d  2.2.2空气动力的影响因素................................................................................................ 9
' I2 n5 D, k. e+ N, x6 ~2.3叶片基本气动理论..............................................................................................11
2 S% H. E1 s9 u# K  2.3.1贝兹理论...................................................................................................................11
' v. Q/ N4 V4 ^4 ~! }  2.3.2涡流理论..........................................................................................13
1 N% Q( ?* a" b" z' D* z8 V  2.3.3叶素理论.................................................................................................14
  2.3.4动量理论.........................................................................................................16
  A# b( A) Y' q2.4本章小结................ ................................................................................17
第三章叶片设计.......................:...............................................18
; V  F- a. [0 G( h$ v, L3.1前言.......................................................................................................18
3.2风力机特征风速的确定............................................................................................18
% o5 R/ r; R6 b3 J  3.2.1风速的数学表达式..............................................................................................18
  3.2.2风力机特征风速的推导计算.................................................................................. 20
3.3叶片基本设计方法....................................................................................................21
  3.3.1计算风轮直径模型..........................................................................................21
- e0 x3 b: L& W1 r' C8 g) _  3.3.2叶片重要参数的选取.............................................................................................. 23
广西大学ZXt学位论文
& Z6 C( K7 I( z4 ^3 O- n风办发电机叶t卜iR计研究
  3.3.3叶展形状设计模型..............................................................................................25
+ Z; Z4 {. \7 V' x# i3.4叶片设计实例.................................................................................................29
+ B4 C1 ?/ H' t9 U4 R) f2 O  3.4.1风力机特征风速的确定.......................................................................................... 29
" s3 L  g/ x7 m& J7 z. z  3.4.2叶片重要参数选取..............................................................................................30
7 D. i  s# L( ~( j7 w5 b  3.4.3叶展形状设计...................:..........................................................................32
3.5设计结果形象化................................................................................................41
0 \1 O5 M/ R1 X9 C; C  3.5.1叶片截面空间坐标的求解...................................................................................... 41
  3.5.2叶片计算机3D绘图............................................................................................... 44
  3.5.3该3D建模方法的优点........................................................................................... 45
. y7 X' L0 E! M, v/ G$ V5 @" U3.6叶片模型图......................................................................................................... 46
3.7本章小结................................................................................................................47
第四章静态气动性能模拟计算........................:.............................. 48
4.1前言.......................................................................................................48
  4.1.1有量纲性能指标...................................................................................................... 48
) L( N" L( @" A/ {. {, `$ n% e7 M  4.1.2无量纲性能指标、..................................................................................................... 48
  4.1.3有量纲指标和无量纲指标关系......................................................................48
4.2叶片气动性能计算...............................................................................................49
  4.2.1贝茨模型..........................................................................................................49
  4.2.2涡流模型—Glauert模型和Wilson模型.................................................49
4.3各种修正系数..............................................................................................54
; P& o+ V9 g9 H5 Q+ `  4.3.1叶片数修正...................................................................................54
& S& U6 s# o' Z  4.3.2翼型修正....................................................................................................55
  4.3.3叶尖修正..........................................................................................................55
  4.3.4轮毅修正..............................................................................................................56
4.4模型修正结果................................................................................................56
* l7 x9 ?3 K) V" s' U9 r  4.4.1性能修正表..........................................................................................................57
  4.4.2结果分析..........................................................................................................60
# @7 Z! w4 `" ^7 z$ K7 F4.5本章小结........................................................................................................................ 61
      第五章叶片动力学分析........................................................... 62
* K" [0 t, T) f4 ?: \8 K: U- P广西大学祠盯士学位金仑.弋
风办发电机叶少卜宝又计笼开乡t
/ Z# s/ k" L# \8 O% I6 c5.1前言............................................................................................................62
5.2动力学分析方法............................................................................................................ 62
5.3计算模型................................................................................................................63
5.4分析工具................................................................................................................63
' T3 D7 E. v' D) K7 B$ ?5.5分析步骤.............................、.............................................................................65
5 K# m: m; E& h  5.5.1有限元建模.............................................................................................................. 65
  5.5.2施加约束..........................................................................................................67
9 f2 X6 u5 F) T: |2 L# w6 U5.6计算结果........................................................................................................67
  5.6.1模态计算结果..................................................................................................67
4 p0 F9 \3 Y2 I2 L  S* n& e5 y5 M  5.6.2结果分析..............................................................................................................68
  5.6.3对比计算.................................................................................................................. 72
8 _1 v8 r  ~% T  5.6.4计算模型的改进...................................................................................................... 74
5 n0 G/ j- T- s" D  5.6.5结论..................................................................................................................74
0 K2 Y/ h7 q8 l  f0 ]5.7本章小结................................................................................................................74
备第六章结论及展望................................................................................ 76
* ?7 |% J4 l7 n; O* A. m6.1结论....................................................................................................................76
, [4 t6 B, N8 i' d* Q2 o) p6.2论文堕待解决的问题.................................................................................................... 77
6 _/ j0 P: f# }4 `6.3展望..................................................................................................................77
参考文献.......................................................................:..78
附录1翼型NACA4412数据.....................................................82
! W8 |! e3 A% Z0 c# w( d) H附录2翼型NACA4412气动性能表(RE=500000) ............................................................ 83
0 x0 \' z7 a+ n! y4 @% `% t0 w附录3翼型NACA4412气动性能图(RE=500000) ................................................. 84
1 S% g. t- j, P  [; X' D3 P致谢.......................................................................................................... 85
% S  X) Y( @) c) B8 d. m6 @6 i3 C攻读学位期间发表的学术论文目录................................................................................... 86

wsg.123

此文件是什么格式,打不开

dondon7758521

是論文喔...
6 d! m6 Q, p8 k7 o4 b2 P. f  T知道那種葉型最通用嗎?
在風機裡, 用NACA 65系列的很多

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原帖由 wsg.123 于 2008-9-20 16:39 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
此文件是什么格式,打不开

我在3楼早已明确说明！晕！今次不做处理，以后多留意！

fhf921

这个俄罗斯技术比较厉害呀

dondon7758521

谢谢, 正需要的好东西

peterwei

希望能看到一些有深度的参考资料

zhangduo61

谢谢，正要学习这方面的东西呢

笑傲风中

我还下了..............我会收藏的！！

sywangyijia

谢谢, 正需要的好东西

sywangyijia

不错  值得学习