隨著近年來全球工業(yè)技術的不斷發(fā)展,世界范圍內的化石燃料能源日趨枯竭,于是國際組織對于碳排量提出了減排的要求。風能作為一種清潔可再生能源,已被大規(guī)模商業(yè)化應用。我國的裝機容量正以連年翻番的趨勢,向大功率、單機大型化方向發(fā)展,同時促進了兆瓦級大型風力機葉片氣動設計分析工作的發(fā)展。風電機組的大型化對風力機葉片性能提出了更高的要求,然而我國的葉片設計及制造技術與國外相比都還存在一定差距,尤其是在氣動、結構設計方面還相當欠缺。因此研究先進的風力機葉片設計技術對提高我國風電產業(yè)自主研發(fā)能力具有重要意義。本文針對3MW水平軸風力機設計了的專用翼型及葉片,并分析了其氣動性能。 利用profili軟件計算分析了翼型的相對厚度、相對彎度和前緣半徑對翼型氣動性能的影響,并采用Fluent軟件分析了影響產生的原因,分析結果表明改變翼型的幾何參數(shù)可以改善翼型的氣動性能。 根據水平軸風力機葉片不同部位對翼型氣動特性的要求,以翼型的相對厚度、相對彎度和前緣半徑為設計變量,為使翼型的綜合氣動性能達到最優(yōu),基于Profili翼型設計軟件和Matlab編程計算軟件,采用復合形法設計了5個相對厚度從15%到40%的3MW風力機專用翼型。Profili軟件的計算結果表明該組專用翼型的氣動性能基本能滿足大型風力機對翼型氣動特性的需求。由于Profili軟件只能給出翼型特性的結果,沒有直觀的流場,于是用流體分析軟件Fluent模擬了翼型繞流流場,流場分析結果表明Profili軟件設計出來的翼型是可信的。 針對應用于GL3A風場的3MW水平軸風力機葉片,確定了葉片設計的基本參數(shù)。以Wilson氣動設計理論為基礎,基于Matlab軟件計算了葉片的弦長和扭角并修正,從而獲得風力機葉片的氣動外形數(shù)據,并用三維造型軟件Pro/e完成了葉片的實體造型。 通過Viterna-Corrigan模型外推得到了新專用翼型在攻角±180°范圍內的氣動特性數(shù)據,并把其導入風力機計算分析軟件GH-Bladed。利用GH-Bladed把設計的葉片與某款3MW風力發(fā)電機組進行匹配,并計算葉片的氣動性能。計算結果顯示該款葉片的氣動性能能夠滿足3MW風力機的氣動要求,其中與設計值之間的誤差主要是由合理的修形和風電機組控制設置產生的。
【學位單位】：大連交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2014
【中圖分類】：TK83
【部分圖文】：

升力、阻力、俯仰力矩、氣動中心等。首先介紹翼型升力產生的原理。圖2.2是空氣流經3種不同形狀體的氣流狀況。J1；中，a)為圓形板；b)為流線形物體。C)為風力機葉片的截面翼型�！� 一 --、?^^一 、??、、..一——、二、、-二二’ ——— -Z ..." — 、?_----⑷ f I (b)Z 一- 一 、.、 ?、、、、、-?-少廣‘?F.、今：：二、V 二 ^(c)圖2.2氣體流經不同截面形狀的情況Fig. 2.2 The cases of the flow around different kinds of section當風吹向圖2.2a的圓形板時，它的前方壓力突然增大，后方壓力則減小，正是這個壓力差使氣流對圓形板產生作用力F丨。同樣，氣流在圖2.2b流線形物體上產牛的作用力尸2，但要比對圓形板的作用力F/小得多。如圖2.2c所示，當空氣流過葉片葉素時，8

然而在圖2.2a和2.2b中，鑒于物體的對稱截面形狀，它們只產生了阻力，。樭直于相對速度的方向，阻力平行于相對速度的方向。翼型的幾何形狀以割2.3所示。圖中翼型垂直截面的周向速度用表示，相對速度用W表示，弦線和^的夾角，來流速度用V表示。

暠2.4是翼型的CV和C,對攻角的曲線圖。升力系數(shù)那條線可以被劃成曲線和直線個區(qū)域。升力系數(shù)最低點(：'/,,,,?在負攻角區(qū)域。阻力系數(shù)對攻角的的變化曲線形狀類似拋物線，有唯- Cdnun。

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9 朱

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