隨著近年來全球工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,世界范圍內(nèi)的化石燃料能源日趨枯竭,于是國際組織對(duì)于碳排量提出了減排的要求。風(fēng)能作為一種清潔可再生能源,已被大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。我國的裝機(jī)容量正以連年翻番的趨勢(shì),向大功率、單機(jī)大型化方向發(fā)展,同時(shí)促進(jìn)了兆瓦級(jí)大型風(fēng)力機(jī)葉片氣動(dòng)設(shè)計(jì)分析工作的發(fā)展。風(fēng)電機(jī)組的大型化對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片性能提出了更高的要求,然而我國的葉片設(shè)計(jì)及制造技術(shù)與國外相比都還存在一定差距,尤其是在氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面還相當(dāng)欠缺。因此研究先進(jìn)的風(fēng)力機(jī)葉片設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)提高我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)自主研發(fā)能力具有重要意義。本文針對(duì)3MW水平軸風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)了的專用翼型及葉片,并分析了其氣動(dòng)性能。 利用profili軟件計(jì)算分析了翼型的相對(duì)厚度、相對(duì)彎度和前緣半徑對(duì)翼型氣動(dòng)性能的影響,并采用Fluent軟件分析了影響產(chǎn)生的原因,分析結(jié)果表明改變翼型的幾何參數(shù)可以改善翼型的氣動(dòng)性能。 根據(jù)水平軸風(fēng)力機(jī)葉片不同部位對(duì)翼型氣動(dòng)特性的要求,以翼型的相對(duì)厚度、相對(duì)彎度和前緣半徑為設(shè)計(jì)變量,為使翼型的綜合氣動(dòng)性能達(dá)到最優(yōu),基于Profili翼型設(shè)計(jì)軟件和Matlab編程計(jì)算軟件,采用復(fù)合形法設(shè)計(jì)了5個(gè)相對(duì)厚度從15%到40%的3MW風(fēng)力機(jī)專用翼型。Profili軟件的計(jì)算結(jié)果表明該組專用翼型的氣動(dòng)性能基本能滿足大型風(fēng)力機(jī)對(duì)翼型氣動(dòng)特性的需求。由于Profili軟件只能給出翼型特性的結(jié)果,沒有直觀的流場(chǎng),于是用流體分析軟件Fluent模擬了翼型繞流流場(chǎng),流場(chǎng)分析結(jié)果表明Profili軟件設(shè)計(jì)出來的翼型是可信的。 針對(duì)應(yīng)用于GL3A風(fēng)場(chǎng)的3MW水平軸風(fēng)力機(jī)葉片,確定了葉片設(shè)計(jì)的基本參數(shù)。以Wilson氣動(dòng)設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ),基于Matlab軟件計(jì)算了葉片的弦長和扭角并修正,從而獲得風(fēng)力機(jī)葉片的氣動(dòng)外形數(shù)據(jù),并用三維造型軟件Pro/e完成了葉片的實(shí)體造型。 通過Viterna-Corrigan模型外推得到了新專用翼型在攻角±180°范圍內(nèi)的氣動(dòng)特性數(shù)據(jù),并把其導(dǎo)入風(fēng)力機(jī)計(jì)算分析軟件GH-Bladed。利用GH-Bladed把設(shè)計(jì)的葉片與某款3MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行匹配,并計(jì)算葉片的氣動(dòng)性能。計(jì)算結(jié)果顯示該款葉片的氣動(dòng)性能能夠滿足3MW風(fēng)力機(jī)的氣動(dòng)要求,其中與設(shè)計(jì)值之間的誤差主要是由合理的修形和風(fēng)電機(jī)組控制設(shè)置產(chǎn)生的。
【學(xué)位單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：TK83
【部分圖文】：

升力、阻力、俯仰力矩、氣動(dòng)中心等。首先介紹翼型升力產(chǎn)生的原理。圖2.2是空氣流經(jīng)3種不同形狀體的氣流狀況。J1；中，a)為圓形板；b)為流線形物體。C)為風(fēng)力機(jī)葉片的截面翼型�！� 一 --、?^^一 、??、、..一——、二、、-二二’ ——— -Z ..." — 、?_----⑷ f I (b)Z 一- 一 、.、 ?、、、、、-?-少廣‘?F.、今：：二、V 二 ^(c)圖2.2氣體流經(jīng)不同截面形狀的情況Fig. 2.2 The cases of the flow around different kinds of section當(dāng)風(fēng)吹向圖2.2a的圓形板時(shí)，它的前方壓力突然增大，后方壓力則減小，正是這個(gè)壓力差使氣流對(duì)圓形板產(chǎn)生作用力F丨。同樣，氣流在圖2.2b流線形物體上產(chǎn)牛的作用力尸2，但要比對(duì)圓形板的作用力F/小得多。如圖2.2c所示，當(dāng)空氣流過葉片葉素時(shí)，8

然而在圖2.2a和2.2b中，鑒于物體的對(duì)稱截面形狀，它們只產(chǎn)生了阻力，。樭直于相對(duì)速度的方向，阻力平行于相對(duì)速度的方向。翼型的幾何形狀以割2.3所示。圖中翼型垂直截面的周向速度用表示，相對(duì)速度用W表示，弦線和^的夾角，來流速度用V表示。

暠2.4是翼型的CV和C,對(duì)攻角的曲線圖。升力系數(shù)那條線可以被劃成曲線和直線個(gè)區(qū)域。升力系數(shù)最低點(diǎn)(：'/,,,,?在負(fù)攻角區(qū)域。阻力系數(shù)對(duì)攻角的的變化曲線形狀類似拋物線，有唯- Cdnun。

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9 朱

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