文档介绍：科学研究 Scientific Research Scientific Research 科学研究
力,叶片两端气流从高压侧向低压侧流动,结果在两
令,即
端形成涡流,即通过每个叶片尖部气流的迹线为一螺旋

线,因此,每个叶片尖部形成螺旋涡。
(10)
风力发电机叶片气动外形设计方法概述 Schmitz理论正是考虑了风力发电机周向涡流损失而
[1]
1 ※1,2 1 1 2 提出的。示意过程如图2。
贾娇田德王海宽李文慧谢园奇从而可求出最佳来流角(11)
( )
摘要:该文介绍了目前风力发电机叶片的主要设计理论——Glauert理论、Schmitz理论和动量—叶素理其中, (12)
论。运用以上三种理论,使用c#语言编程分别计算了1000W叶片的弦长和来流角,并对计算出的结
果进行了比较和分析。从设计的结果可以得到,用动量—叶素理论设计出来的弦长和来流角较Glauert 最终可求出微元弦长为:
理论和Schmitz理论设计出来的弦长和来流角更小。但是用以上三种理论设计出来的弦长和来流角在图2 气流平面图
叶根处都偏大。(13)
关键词:风力发电机;叶片;气动外形设计
如图3所示,假设叶片上游的切向风速变化为O,下
动量——叶素理论
游的切向风速变化为∆U 。则风轮处切向风速可以表示
0 引言而,则动量——叶素理论是目前国内外使用最为普遍的方
为
风力发电是风能利用的主要方式,叶片是用来转换法之一。该方法研究了梢部损失力和升阻比对叶片最佳
(6)
风能的关键部件。风力发电机叶片的外形决定了风能转即,由此可得: 性能的影响。
为了使输出功率最大,∆ U的取值应该由设计的叶尖
换的效率,因而风力发电机叶片气动外形设计关系到风
速比决定。
力发电机的性能,是风力发电机设计着重考虑的部件之(3)
如果忽略摩擦和不考虑粘性效应,则风轮上游的气
一。(14)
将上式代入(1),便可求得 a 值。流相对速度和下游的气流相对速度仅是方向变化,大小
Glauert理论、Schmitz理论和动量—叶素理论是叶
根据值不变,即 W 1 = W 3 (7)
片设计的基础理论,现代叶片设计方法都是在这些理论(15)
忽略阻力,周向力所做的功为:
上进一步发展起来的。到目前为止,Glauert理论和动
(8)
量—叶素理论仍在广泛的使用。分别介绍了三种理论如便可求得 b ,进而可求出如图1所示给定半径处的来流角由于叶尖处叶素受力对整个风力机性能影响较大,
其中
何求解叶片的弦长和来流角并运用C#语言对以上三种方叶尖损失不能忽略。Prandtl对叶尖区的流动作了研究,
法进行编程,实现对叶片弦长和来流角的求解,并对这定义了叶尖损失系数为:
三种方法求解出来的结果进行比较和分析。
(16)
1 理论方法介绍
Glauert理论与叶尖处类似,Prandtl同样定义了风轮直径较大时
G1auert设计方法是考虑风轮后涡流流动的叶素理轮毂的轮毂损失系数
论(即考虑轴向诱导因子 a 和切向诱导因子 b