小型水平轴风力发电机叶片设计研究

xjtufengfeng

硕士学位论文
Schmitz理论、Glauert理论、Wilson理论

ly_uaen

他用的是叶素动量理论吗，不知道有没有理论突破。

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; G9 m5 L6 H- B& k1 j) n6 P分类号：-TM315
4 G. w- [2 h5 G0 M) }% {) d( KUDC：
% b* m& S2 W- j9 C% M" I+ ]0 i0 e                  硕士学位论文
5 J% s: n& ~4 M《小型水平轴风力发电机叶片设计研究》
6 L8 O0 u) T4 s. m# ]0 Z作者：杨新彦
$ m8 i6 e% \* v% u# z+ t- ~日期：2006-6-10

摘要
        随着环保呼声日益高涨和非可再生资源的过度消耗，风力发电以其独特
$ `( n8 o' G3 `    的优越性日益被重视。叶片是风力发电机吸收风能的重要元件。本课题以
    广西教育厅科技项目(((1 KW风力发电机产品的研究开发》为背景，主要研
: B$ _, U# u" ]' {* @    究小型水平轴风力发电机的叶片设计、性能计算、有限元动力学分析。主
; ]% p6 T9 z' b6 I! u" x    要研究成果如下:
        1.简单实用的叶片设计拟合模型。综合国内外多种文献，整理现有叶
   片设计模型基础上，得出简单实用的叶片参数设计拟合模型—各叶素弦
    长计算公式和安装角计算公式。该模型函数简单;设计精度高;设计叶片
    具有流线型。
5 K5 u7 G% e  S. H" c* b9 b        2.叶片精确实体建模仿真。以最后输出电功率P = 400W为目标，采用翼
    型NACA4412进行叶片设计。基于叶片设计数据，进行三维坐标变换，本
: n. r# r+ j5 m    文利用较通用的办公软件EXCEL实现复杂的矩阵坐标变换，求出叶片各点
2 W/ p: R) g" s" Y1 v# j    的三维坐标;利用三维建模软件SolidWorks进行精确实体建模，方便进一
/ e4 o) Q( a, W    步分析。该法可为扭曲实体和其他复杂实体精确建模提供新思路。
        3.叶片静态气动性能模拟计算。基于Glauert模型和Wilson模型对设计
' o' i) a" z, m, S$ e    叶片进行性能对比计算，利用各种性能修正系数进行性能修正。得出所设
    计叶片的设计状态气动性能指标;并提出气动性能较合理的计算途径，即
& e9 J8 R/ w8 g. h- C    以Wilson模型气动计算为基础采用修正系数修正，其中轮毅修正采用新方

      法—忽略轮毅气动性能计算，只对采用翼型部分进行气动性能计算。该
      法简单实用，计算结果且较经验轮毅损失修正合理。
% i' R$ s4 U* \6 i9 p" I        4.叶片动力学分析。采用了有限元分析软件COSMOS\WORKS进行叶
      片有限元建模和分析，计算出叶片前十阶固有频率和振型，为其他设计如
    塔架设计提供参考。模态计算采用精确的整个叶片实体模型，计算结果精
      度较高。
6 ~! g9 @  V3 ?关键词:水平轴风力发电机叶片设计静态气动性能有限元法动

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目录
$ V# _$ m6 ]' V% F0 q0 ^7 o3 f8 b5 [第一章绪论....................................................................1
  K8 X! `6 B1 V! b' ^" ?1.1本课题研究背景.....................................................................................................1
1.2国内外研究技术现状............................................................................................. 2
1.3本课题研究内容........................................................................................................ 2
8 V* c$ r  t$ p& c( X: \' S第.章基本概念与基本原理............................................................................................... 5
. p& n6 {3 Y- L8 u$ A2.1翼型结构基本概念............................................................................................5
7 t! m, c) J& f0 i9 \  2.1.1翼型几何参数....................................................................................................5
* C# _0 v& @7 t( b9 P. Q  2.1.2翼型介绍................................................................................................7
! v" m# v6 D+ Z0 C1 D& V3 H( Z! s: j2.2翼型空气动力学相关概念......................................................................:....................... 7
  2.2.1作用在翼型上的空气动力........................................................................................ 7
  2.2.2空气动力的影响因素................................................................................................ 9
  |+ x* }- s# \, x9 i5 j# v  n5 Z7 o5 D2.3叶片基本气动理论..............................................................................................11
  2.3.1贝兹理论...................................................................................................................11
  2.3.2涡流理论..........................................................................................13
  2.3.3叶素理论.................................................................................................14
( A8 \0 k- Z, r: V  2.3.4动量理论.........................................................................................................16
2.4本章小结................ ................................................................................17
3 `, k0 z2 d9 t3 D$ M4 G第三章叶片设计.......................:...............................................18
1 H6 c6 f. h8 `1 e. X/ V3.1前言.......................................................................................................18
3.2风力机特征风速的确定............................................................................................18
9 O% f. r2 e' @( G  B, s; w  {4 W  3.2.1风速的数学表达式..............................................................................................18
3 F, r8 @2 J; U, k  3.2.2风力机特征风速的推导计算.................................................................................. 20
3.3叶片基本设计方法....................................................................................................21
% z6 b2 \+ q4 I* x% y' ~+ s& o9 O  3.3.1计算风轮直径模型..........................................................................................21
  3.3.2叶片重要参数的选取.............................................................................................. 23
9 {1 i9 P# a+ S- P广西大学ZXt学位论文
. q9 p& J- Y9 R. g. l% G8 E风办发电机叶t卜iR计研究
  3.3.3叶展形状设计模型..............................................................................................25
9 ?" n- \/ e  o" A" E  q* ]9 ?3.4叶片设计实例.................................................................................................29
6 ]' @! ?4 c. U  3.4.1风力机特征风速的确定.......................................................................................... 29
  3.4.2叶片重要参数选取..............................................................................................30
  3.4.3叶展形状设计...................:..........................................................................32
3.5设计结果形象化................................................................................................41
  3.5.1叶片截面空间坐标的求解...................................................................................... 41
& W: }4 O8 y& c& p7 A# T  3.5.2叶片计算机3D绘图............................................................................................... 44
  3.5.3该3D建模方法的优点........................................................................................... 45
9 ?. w% V  U. ~, t: f; e, `3.6叶片模型图......................................................................................................... 46
3.7本章小结................................................................................................................47
. [' Q; {0 L/ Y% E第四章静态气动性能模拟计算........................:.............................. 48
4.1前言.......................................................................................................48
  4.1.1有量纲性能指标...................................................................................................... 48
" X* F# G- l2 T9 x+ E/ B. [% f  4.1.2无量纲性能指标、..................................................................................................... 48
( H% t3 _0 [! G5 x$ x* Q- B  4.1.3有量纲指标和无量纲指标关系......................................................................48
4.2叶片气动性能计算...............................................................................................49
  4.2.1贝茨模型..........................................................................................................49
  4.2.2涡流模型—Glauert模型和Wilson模型.................................................49
4.3各种修正系数..............................................................................................54
  4.3.1叶片数修正...................................................................................54
& S, {* w. f! l% b9 l  4.3.2翼型修正....................................................................................................55
  4.3.3叶尖修正..........................................................................................................55
: z/ G! |% q$ R+ p- r$ [  4.3.4轮毅修正..............................................................................................................56
6 V! \/ {9 ], o4.4模型修正结果................................................................................................56
  _# z- W/ j$ B4 N  4.4.1性能修正表..........................................................................................................57
  4.4.2结果分析..........................................................................................................60
' H0 ?7 ~& o9 _# ]3 U( l# d! c4.5本章小结........................................................................................................................ 61
      第五章叶片动力学分析........................................................... 62
广西大学祠盯士学位金仑.弋
0 O- P& z1 t/ c2 s9 u/ g$ m5 X" Z风办发电机叶少卜宝又计笼开乡t
- j6 p! y% J3 E( q) P5.1前言............................................................................................................62
: ?3 ^5 Y5 O9 Y9 x5.2动力学分析方法............................................................................................................ 62
5.3计算模型................................................................................................................63
$ E/ f3 N/ t: V7 t* t5.4分析工具................................................................................................................63
; H  h5 ?7 R; }& H5 W) l  x* }5.5分析步骤.............................、.............................................................................65
  5.5.1有限元建模.............................................................................................................. 65
2 t; c9 r' N1 L- I  p) X; J" j0 l  5.5.2施加约束..........................................................................................................67
1 x3 O8 _" W& A" m; [8 o5.6计算结果........................................................................................................67
- B+ ]' \8 u  V# O; j- M, p( U7 W2 u7 {8 H  5.6.1模态计算结果..................................................................................................67
  5.6.2结果分析..............................................................................................................68
5 S) H7 N, Z. u" X5 A4 t  5.6.3对比计算.................................................................................................................. 72
  5.6.4计算模型的改进...................................................................................................... 74
  5.6.5结论..................................................................................................................74
+ q, @. X* \* G5.7本章小结................................................................................................................74
, G/ Z# W+ {* B6 R备第六章结论及展望................................................................................ 76
( e  A: V5 d  [# \/ g9 @5 Y8 Z6.1结论....................................................................................................................76
6.2论文堕待解决的问题.................................................................................................... 77
8 P' K7 J/ M9 y7 d8 R7 A. t6.3展望..................................................................................................................77
参考文献.......................................................................:..78
附录1翼型NACA4412数据.....................................................82
附录2翼型NACA4412气动性能表(RE=500000) ............................................................ 83
% {! z! U6 w, K0 _4 @$ R: J附录3翼型NACA4412气动性能图(RE=500000) ................................................. 84
致谢.......................................................................................................... 85
6 I$ h8 C) a3 T9 K7 z/ n攻读学位期间发表的学术论文目录................................................................................... 86

wsg.123

此文件是什么格式,打不开

dondon7758521

是論文喔...
知道那種葉型最通用嗎?
在風機裡, 用NACA 65系列的很多

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原帖由 wsg.123 于 2008-9-20 16:39 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
( S" b9 ?& l! @4 Q# t此文件是什么格式,打不开

2 i# p5 C6 G* `' v+ F' F8 G& N
, @# {; b* P8 p我在3楼早已明确说明！晕！今次不做处理，以后多留意！

fhf921

这个俄罗斯技术比较厉害呀

dondon7758521

谢谢, 正需要的好东西

peterwei

希望能看到一些有深度的参考资料

zhangduo61

谢谢，正要学习这方面的东西呢

笑傲风中

我还下了..............我会收藏的！！

sywangyijia

谢谢, 正需要的好东西

sywangyijia

不错  值得学习