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兆瓦级风力发电机组叶片设计
上海理工大学机械工程学院上海杨磊麦云飞
【摘要】研究了兆瓦级风力发电机叶片翼型建模
的方法,应用、建立叶片实体模型,提高了建
模效率,为后续结构强度、叶片的力学特性计算等进一
步分析奠定了基础。
【关键词】风力发电机叶片建模
图叶片内部加肋结构
风力机叶片三维模型的建立是风力机叶片和叶轮
一
流场分析的重要手段,叶片是风力机的关键部件之一, , 坐标系
叶片的结构和强度对风力机的可靠性起着重要作用。现采用的坐标系如图所示,难由由前缘指向后缘,
代风力机叶片外形和内部结构形式复杂,有必要研究更轴由工作面指向气动面。在上风向顺时针风力机中,
准确的计算模型。风力机叶片的研究国内还不够
深入,其设计方法和专用软件正处在不断完善之中,有
的文献给出的方法通用性不强,有的文献只实现了线框
显示。国内对风力机叶片建模,一般采用简化的方式并
做了许多假设,通常用来作叶片模态分析,与叶片的实
际形状相差甚远,限制了对叶片结构动力学的进一步分
析。研究一种实用的叶片计算机绘图方法,具有通
用性的特点,能建立较为真实的叶片模型,有助于
提高叶片设计质量。
兆瓦级风力机叶片一般为内部空心加肋结构如
图,叶片分为内外两个表面,即截面内外翼型曲
图叶片坐标系
线。
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原点位于根端法兰圆心, 轴为旋转平面与根端法兰条曲线按照坐标离散成~段的多段线,此多段
平面的交线,指向后缘,车由在根端法兰平面内指向塔线与原样条曲线良好重合,能正确描述叶片外形特征。
架, 、与轴组成笛卡尔右手坐标系。从而通过坐标变换计算出~个截面来描述叶片外
形曲面。表为在样条曲线得到某型叶片的外形参数的
、翼型一部分。
设计叶片时,要根据风力机叶片空气动力特性、表某叶片部分外形参数
结构特性和空间利用等方面的综合因素来选择翼型,并距根端/弦长/扭角轴位置%预弯/ 厚度%
. .
沿站位方向展向进行合理配置,为每种叶片准备约. . . . .
个不同相对厚度的翼型。. . . . .
. . . .
通过翼型的坐标变换来获得叶片曲面,将前述. . . .
个翼型都离散成若干个坐标点。以翼型为例,在
中以样条曲线绘出翼型后,使用菜单一绘图
一点一定数等分,将上面气动面分为份,下面三坐标变换
工作面分为份。混合翼型通过相邻翼型的混合,得到要求
如图,得到个点,再使用插件将
的任意相对厚度的翼型。
各点的坐标值导出整理备用,如表所示。点的顺序为将每种翼型都导入中赋值到单独的
从后缘沿气动面到达前缘再经工作面回到后缘。矩阵,第一列为坐标,第二列为,坚标。注意到不
同翼型的相同序号的坐标点具有近似的映射关系,使
用一种方便的混合方法:如图所示的内外两种翼型,
连接相同序号的点,比如图中序号的点点,
得到个线段图只绘出个线段,再引入参
数/,从而在线段上确定点位置,再由
图曲线离散后的坐标点
个点连成多段线形成新的翼型参数用来决
表插值得到个坐标点
定新翼型更接近哪个原翼型,取值范围为~,生