小型水平轴风力发电机叶片设计研究

发布时间：2017-06-09 13:20

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【摘要】：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《1KW风力发电机产品的研究开发》为背景，主要研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。主要研究成果如下： 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。 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。 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，即以Wilson模型气动计算为基础采用修正系数修正，其中轮毂修正采用新方
【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 动力学分析
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 本课题研究背景9-10
• 1.2 国内外研究技术现状10
• 1.3 本课题研究内容10-13
• 第二章 基本概念与基本原理13-26
• 2.1 翼型结构基本概念13-15
• 2.1.1 翼型几何参数13-15
• 2.1.2 翼型介绍15
• 2.2 翼型空气动力学相关概念15-19
• 2.2.1 作用在翼型上的空气动力15-17
• 2.2.2 空气动力的影响因素17-19
• 2.3 叶片基本气动理论19-25
• 2.3.1 贝兹理论19-21
• 2.3.2 涡流理论21-22
• 2.3.3 叶素理论22-24
• 2.3.4 动量理论24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 叶片设计26-56
• 3.1 前言26
• 3.2 风力机特征风速的确定26-29
• 3.2.1 风速的数学表达式26-28
• 3.2.2 风力机特征风速的推导计算28-29
• 3.3 叶片基本设计方法29-37
• 3.3.1 计算风轮直径模型29-31
• 3.3.2 叶片重要参数的选取31-33
• 3.3.3 叶展形状设计模型33-37
• 3.4 叶片设计实例37-49
• 3.4.1 风力机特征风速的确定37-38
• 3.4.2 叶片重要参数选取38-40
• 3.4.3 叶展形状设计40-49
• 3.5 设计结果形象化49-54
• 3.5.1 叶片截面空间坐标的求解49-52
• 3.5.2 叶片计算机3D绘图52-53
• 3.5.3 该3D建模方法的优点53-54
• 3.6 叶片模型图54-55
• 3.7 本章小结55-56
• 第四章 静态气动性能模拟计算56-70
• 4.1 前言56-57
• 4.1.1 有量纲性能指标56
• 4.1.2 无量纲性能指标56
• 4.1.3 有量纲指标和无量纲指标关系56-57
• 4.2 叶片气动性能计算57-62
• 4.2.1 贝茨模型57
• 4.2.2 涡流模型—Glauert模型和Wilson模型57-62
• 4.3 各种修正系数62-64
• 4.3.1 叶片数修正62-63
• 4.3.2 翼型修正63
• 4.3.3 叶尖修正63-64
• 4.3.4 轮毂修正64
• 4.4 模型修正结果64-69
• 4.4.1 性能修正表65-68
• 4.4.2 结果分析68-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章叶片动力学分析70-84
• 5.1 前言70
• 5.2 动力学分析方法70-71
• 5.3 计算模型71
• 5.4 分析工具71-73
• 5.5 分析步骤73-75
• 5.5.1 有限元建模73-75
• 5.5.2 施加约束75
• 5.6 计算结果75-82
• 5.6.1 模态计算结果75-80
• 5.6.2 结果分析80
• 5.6.3 对比计算80-82
• 5.6.4 计算模型的改进82
• 5.6.5 结论82
• 5.7 本章小结82-84
• 第六章 结论及展望84-86
• 6.1 结论84-85
• 6.2 论文亟待解决的问题85
• 6.3 展望85-86
• 参考文献86-90
• 附录1 翼型NACA4412数据90-91
• 附录2 翼型NACA4412气动性能表(RE=500000)91-92
• 附录3 翼型NACA4412气动性能图(RE=500000)92-93
• 致谢93-94
• 攻读学位期间发表的学术论文目录94-95
• 学位论文原创性声明95
• 学位论文使用授权声明95

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张果宇;蒋劲;刘长陆;;风力发电机整机气动性能数值模拟计算与仿真研究[J];华东电力;2009年03期

2 张果宇;冯卫民;刘长陆;俞剑锋;;6种风力机叶片翼型的气动性能数值模拟研究[J];可再生能源;2009年02期

3 张果宇;冯卫民;刘长陆;俞剑锋;;风力发电机叶片设计与气动性能仿真研究[J];能源研究与利用;2009年01期

4 肖海涛;李志强;;扭曲叶片对小型对转风轮机性能影响的研究[J];可再生能源;2013年01期

5 蒋亮亮;赵雁;;单兵多功能应急供电系统中风机叶片的设计[J];计算机仿真;2013年02期

6 铁庚;祁文军;;水平轴风力机叶片翼型的气动特性数值模拟[J];流体机械;2013年03期

7 张永明;林钧斌;孙斌;张全成;庄骏;;风力发电机风叶系统的振动测试及研究[J];机械制造;2013年02期

8 张礼达;任腊春;陈荣盛;毛金铎;;风力机叶片外形设计及三维实体建模研究[J];太阳能学报;2008年09期

9 宗楠楠;董湘怀;;小型风力机叶片强度的有限元分析[J];太阳能学报;2010年06期

10 赖旭;何伟;胡雄;;风力机翼型及叶片气动性能数值模拟[J];武汉大学学报(工学版);2010年03期

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1 卜迟武;风机叶片打磨机器人的控制研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

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1 崔文篆;小型水平轴被动调速风力机设计与研究[D];湘潭大学;2010年

2 杨梅;水平轴风力机叶片添加襟翼的分析研究[D];西华大学;2011年

3 雷恩奇;基于多目标遗传算法的风力机叶片优化设计研究[D];兰州理工大学;2011年

4 王洋;10kW失速型风力发电机空气动力载荷计算与偏航机构设计[D];湘潭大学;2011年

5 王爱中;无伞末敏弹稳态扫描特性研究[D];南京理工大学;2008年

6 陈园;风力发电机叶片三维建模及有限元动力学分析[D];西安理工大学;2008年

7 宗多;风电叶片载荷分析与结构初步设计[D];华北电力大学（北京）;2009年

8 韦丽珍;基于ANSYS风力机叶片的载荷研究[D];内蒙古工业大学;2009年

9 李国宁;风力机叶片的CAD系统开发及有限元分析[D];西北农林科技大学;2009年

10 施琴;小型独立风力发电系统的研究[D];江苏大学;2010年

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本文编号：435609