文档介绍：Digital Design
数字化设计
风力机叶片立体图的计算机设计绘制
□广西大学机械工程学院陈家权杨新彦
在设计风力机时,最重要和最一、风力机叶片的具体计算参数背景:风轮的直径 D、
令人感兴趣的问题是如何把风能有设计方法风轮的叶片数目b、叶尖速比以及
效地转换成机械能并加以利用。从 i 与 r / R 的关系(R是风轮的
这个意义上讲,风轮的叶片设计是现代风力机通常是采用三叶片半径, r 是回转半径)。
极为重要的。的上风或下风结构。风力机叶展形叶片设计计算的方法如下:
风力机叶片截面形状复杂, 状、翼型形状与风力发电机的空气(1)按r / R=1/ n、2 / n、1把叶
用二维绘图生成的主视图、俯视图动力特性密切相关。一台好的风力片分成 n 个叶素,分别计算各叶素
和侧视图难以直观地表达不同叶片机应当尽量增加升力并减小阻力, 的回转径:尖速比:攻角 i 以及升
本文的作者按
截面叶素的变化、不同位置处截面使 C / C 尽量趋于最大值,以增力系数C 。
照叶片设计的实际过 L D L
与投影面的夹角,以及叶片的空间加风力机的风能利用系数。(2)计算各叶素的中间参数:
程,在根据涡流理论
结构。由于起步较晚,国内对风力叶片通常由翼型系列组成。
设计叶片参数的基础
机叶片CAD的研究还不够深入,其由于叶片根部各翼型力臂较小,对
上,提出了一种能在
设计方法和专用软件正处在不断完风力机风轮输出扭矩的贡献不大,
计算机上立体显示叶
善的阶段。其中有一种设计方法能所以叶片根部对风力机性能影响较
片截面及结构的设计
够在计算机上立体显示叶片截面及小,设计时应主要考虑加工方便和
方法,即用基于点的
其线框结构,即把叶片截面外形各强度问题。应在尖部采用薄翼型以
坐标的几何变换理论
点的坐标经过旋转变换形成叶片三满足高升阻比的要求;在根部采用
求解叶片各截面在空
维线框模型的数据,将三维坐标经相同翼型或较大升力系数翼型的
间实际位置的三维坐
过投影变换到平面坐标上(称为世较厚形式,以满足结构强度的需(3)计算各叶素弦长l和安装
标,基于三维几何建
界坐标),然后再将世界坐标变换要。典型运行工况下的雷诺数范角α:
模理论,完成了对叶
到设备坐标上,最后通过绘图函数围是5×105~2×106。常用的翼型
片的实体建模。
将变换后的数据用图形显示在屏幕有NACA44xx系列、NACA644xx系列
上。但该方法较为复杂,而且只实和NACA230xx系列等航空翼型;专按照叶素的相对尺寸、各叶素
现了线框显示。随着各种计算机分用翼型有美国的SERI翼型系列以及的弦长l和安装角α就可以设计出叶
析软件的推广应用,风力机叶片的 NREL翼型系列、丹麦的RISφ-A系片,这样设计出的叶片具有最佳的
3D计算机绘图在某种程度上成为了列翼型和瑞典的FFA-w系列翼型运行状态。
风力机叶片分析研究发展的瓶颈。等,设计时应根据不同的设计需要
针对上述情况,笔者找到了一选取不同的翼型。翼型数据及其气二、叶片各截面空间实
种能够提高叶片CAD质量的叶片计动性可参考Profili软