水平轴风机叶片气动性能和振动特性研究

发布时间：2021-07-20 00:39

　　叶片是风力发电机最重要部件之一，其性能直接影响风力发电机的综合性能。小型风机一般选用非扭曲叶片，大型叶片一般选用扭曲叶片。小型风机非扭曲叶片和扭曲叶片气动性能研究及对比较少，所以这些研究及对比成为必要研究内容。大型风机叶片设计质量大，成本高，叶片翼型厚度优化成为当前重要研究课题。大型风机是高耸大型结构，叶片的振动特性对于结构安全性至关重要。为此，本文利用计算流体力学（CFD）方法研究了叶片的气动性能，并对叶片进行了模态分析，主要内容及结论如下：（1）用Wilson优化模型设计出小型风机扭曲和非扭曲叶片以及大型扭曲叶片，用软件Pro/E建立叶片几何模型以及利用ICEM软件划分流体计算模型网格，在CFX软件中计算叶片气动性能，用ANSYS软件对大型叶片进行模态分析。（2）改变非扭曲叶片安装角可较大改善小叶片气动性能，叶片在合适的叶尖速比下能捕获较多风能；扭曲叶片比非扭曲叶片有更好的气动性能。大型风机叶片初始设计翼型气动性最好，但是成本相对较高；相对厚度增加少量，气动性能降低较少，成本下降，综合性价比提高；叶片相对厚度增加过大，气动性能降幅加大，成本降低很多，但综合性价比大降。（3）大型风机... 

【文章来源】：浙江工业大学浙江省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

水平轴风力机

(a) H 型 (b) Φ 型图 1-2 水平轴风力机 图 1-3 垂直轴风力机垂直轴风机不需要像水平轴风机那样采用迎风装置。垂直轴风机可分为两个主要类型：阻力型风机和升力型风机。水平轴风力机的最常见，研究最多，使用亦最多。与垂直轴风力机相比，该风轮启动力矩较大，便要求启动风速稍高，所以工作风速要求相对高些，工作地域、时间相对苛刻，但水平轴风机的风能利用系数高。1.2.1 风力发电机叶片设计理论发展现状风电机理论研究一直蓬勃发展。风力发电机组的运行过程是一个多因素相互耦合的过程，涉及到风场风速特性、空气动力学、结构动力学、传动链动力学电机动力学以及控制等因素[8]。风通过风力发电机叶片时，产生气动扭矩，带动

图 2-1 风机上叶素图 2-2 叶素上的速度和力作用于叶素上的力可以通过用圆截面上入射合速度测定的攻计算得出；因而忽略顺翼展方向的速度分量，也忽略三维效应位置上，根据已知dC 和lC ，可以利用给定的轴向诱导因子切 '求出叶片上的力。风机转速为 ，来流速为 U ，得出，每个速度 a r与切向速度 r 矢量叠加为叶素的净切向流速度 1 a


本文编号：3291763