文档介绍：机械设计与制造第期
年月
文章编号:———
风力机叶片气动外形设计和三维实体建模研究
杨涛李伟张丹丹
内蒙古工业大学机械学院,呼和浩特

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,,
中图分类号:, 文献标识码:
引言围内,风力机具有较高的风能利用系数。因此,选定,。
风力机叶片时风力机中最基础和最关键的部件,
着整机的性能和成本,约占整机成本的~%左右。风力机叶在所有叶片影响参数中,翼型是最重要的一个。翼型的选择
片设计分为气动外形设计和结构设计,气动外形设计的主要任务对风力机效率十分重要,翼型的选取应尽量使升阻比趋于最大
是选择合适的翼型并计算叶片的弦长、安装角以及厚度分布等来值,从而提高风力机的效率。采用三种翼型,即、
确定较好的叶片外表面。和。
针对. 级风电机组叶片气动外形技术,
计方法,利用语言编程,计算出叶片各截而的弦长和安采用设计法。设计法是在设计法基础
装角;然后,运用点的坐标变换理论,将翼型的二维剖面坐标转换上作了改进,增加了叶梢损失系数和升阻比对叶片最佳性能的影
成对应叶片截面的三维空间坐标;最后应用/软件响。由动量一叶素理论可得:
对叶片进行建模。告一。/
风力机叶片气动外形设计。一
风力机叶片的气动外形设计包括:叶片直径、叶片数、叶

片翼型的选取、叶片各截面的弦长和安装角。给定的参数包
括:.,设计风速/,风能利用系数.,风力机
、。
的机电效率卵叩,.。为传动效率,/为发电机效率。
.确定叶片直径

——
. :
一、. 、一
: 西一
式中:—空气密度,取./。式中:—风能利用系数;一叶尖速比;。—轴向诱导因子;一
.确定叶片数和叶尖速比周向诱导因子;,一叶梢损失系数;曰一叶片数;尺一叶片半
由于三叶片的风力发电机运行和输出功率比较平稳,一般风径;一叶素截面到叶根距离;咖—来流角; 一叶片翼型升
力机都选用三叶片,通常,对高速风力机来说,叶尖速比在~范力系数;一叶素弦长;—安装角;一最佳攻角。
★来稿期:——
第期杨涛等:风力机叶片气动外形设计和三维实体建模研究
程序流程框图,如图所示。叶片各截面弦长和安装角,如表经变换得到:
所示。
柏

; ,
定义变量

输入变量,,
●通过软件可完成各叶素上所有离散点空间实际坐标
.
的计算。
计算叶片的三维实体建模
赋初值。, 根据上述过程获得各叶素空间实际坐标,,,进而可通
过/软件绘制叶片,采用/软件来完成对
调用非线性约束最优化函数计算和值
叶片的三维实体建模。具体建模步骤如下:
计算、、,中、
绘制各叶素轮廓线。/软件可通过外部文件建立曲线,
参数输出把中轮廓线的坐标数据存为文件,

⋯. : 件。这样/ 软件利用外部文件绘制叶素的上下弦,即得各叶
素轮廓线。
输出全部截面的弦长和安装角
生成翼型部分的叶片面,利用“曲面混合”命令实现各叶
素轮廓线成曲面。
图程序流程框图结合叶柄数据,生成整体叶片。最终的叶片三维实体模
表叶片各截面弦长和安装角
型,如图所示。
翼型坐