小型水平轴风力发电机叶片设计研究

xjtufengfeng

硕士学位论文
/ t9 B: D, C3 h  T3 ?+ F- R" t: V+ {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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分类号：-TM315
: y8 c1 ~$ s  s$ [4 S' G& e% }UDC：
. Y. u) }* c: t/ D                  硕士学位论文
0 E" U/ o1 @% M$ e《小型水平轴风力发电机叶片设计研究》
作者：杨新彦
& x; U# D3 w4 g: s: S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
    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
2 D8 E3 ]7 C2 e2 E' J- U    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
    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
0 K2 P+ h' K' ?  Z    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
# ~* x/ l" |# i) G: j0 n   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
# @' I" f+ g) c7 k( k3 i1 O    具有流线型。
# t+ P# `( \8 C8 U* T( Z        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
' ?: U( Z9 b/ i- O9 s4 ]    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
    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
    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
& P8 ]2 I! r0 T& _. S    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
" D& `, ~" f' P8 R" E    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。
        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
8 B" v* u+ B% @1 n7 T- l    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
! g  }( H& f( S1 m& d8 Z# N      度较高。
- a0 U5 ]$ ^3 m$ r) e- Q. j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
& R0 u. w! o7 }2 p9 O第一章绪论....................................................................1
3 ^- }: _) p" f: M$ X1.1本课题研究背景.....................................................................................................1
1.2国内外研究技术现状............................................................................................. 2
+ Q/ F: O; }# q! b% N) y1.3本课题研究内容........................................................................................................ 2
" w. p7 r! C) {3 h6 a第.章基本概念与基本原理............................................................................................... 5
; Q5 y* Z% K1 A! j2.1翼型结构基本概念............................................................................................5
) `: K8 l% `9 x- w5 _/ G4 n  2.1.1翼型几何参数....................................................................................................5
  2.1.2翼型介绍................................................................................................7
2.2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
2.3叶片基本气动理论..............................................................................................11
+ w" g$ x2 d/ r' e6 U) @  2.3.1贝兹理论...................................................................................................................11
, k: f/ p" J0 c% |& G% P8 j  2.3.2涡流理论..........................................................................................13
: w4 T2 T: B; @. q3 V  a6 B7 i  2.3.3叶素理论.................................................................................................14
  r& V& n) b: ?! p  2.3.4动量理论.........................................................................................................16
2.4本章小结................ ................................................................................17
* D$ }8 F" e& s: K8 {. A9 X第三章叶片设计.......................:...............................................18
( N9 }8 W& ?- u" }9 X  o! ]8 ~3.1前言.......................................................................................................18
3.2风力机特征风速的确定............................................................................................18
  3.2.1风速的数学表达式..............................................................................................18
  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
  3.3.1计算风轮直径模型..........................................................................................21
/ n6 j) ^0 P2 k  3.3.2叶片重要参数的选取.............................................................................................. 23
广西大学ZXt学位论文
9 H3 d6 @  F# |风办发电机叶t卜iR计研究
  3.3.3叶展形状设计模型..............................................................................................25
! J, `- O5 |9 [. U0 l; B: t2 s) `& D' ^3.4叶片设计实例.................................................................................................29
  3.4.1风力机特征风速的确定.......................................................................................... 29
: O3 p' c" W! [/ x. b- U& W  3.4.2叶片重要参数选取..............................................................................................30
  3.4.3叶展形状设计...................:..........................................................................32
' e* d& [! r4 h& _$ W  s3.5设计结果形象化................................................................................................41
  3.5.1叶片截面空间坐标的求解...................................................................................... 41
6 m) }9 Y& K/ X% _& ^( H, ]  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
3.6叶片模型图......................................................................................................... 46
3.7本章小结................................................................................................................47
' C+ w' ~" F, U; p1 ~) S8 F' _第四章静态气动性能模拟计算........................:.............................. 48
5 y) A# \6 y/ w2 U4.1前言.......................................................................................................48
  4.1.1有量纲性能指标...................................................................................................... 48
6 P# M" d' _, \) Q" O" V: C9 ?5 y  4.1.2无量纲性能指标、..................................................................................................... 48
- t, k( C  j" C, B' y. ^; a  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
( R1 k$ O% ~. f7 m3 s% W& u1 d  4.3.1叶片数修正...................................................................................54
  4.3.2翼型修正....................................................................................................55
. H/ T' L3 x0 w/ t0 i  4.3.3叶尖修正..........................................................................................................55
  4.3.4轮毅修正..............................................................................................................56
4.4模型修正结果................................................................................................56
' a/ ]  r% T1 b, q$ k. e  4.4.1性能修正表..........................................................................................................57
4 o) n* G3 f, G# B  4.4.2结果分析..........................................................................................................60
4.5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
6 ?! [5 j+ b  e4 C8 j: f风办发电机叶少卜宝又计笼开乡t
5.1前言............................................................................................................62
5.2动力学分析方法............................................................................................................ 62
5.3计算模型................................................................................................................63
5.4分析工具................................................................................................................63
5.5分析步骤.............................、.............................................................................65
+ ]! S3 [9 f. M1 p# r1 k  5.5.1有限元建模.............................................................................................................. 65
9 n( O, H9 x2 m2 L4 _  5.5.2施加约束..........................................................................................................67
1 J# A+ x$ j( p' @% ]1 j: ^3 n5.6计算结果........................................................................................................67
  5.6.1模态计算结果..................................................................................................67
$ B) T! G. D9 `. W  5.6.2结果分析..............................................................................................................68
  5.6.3对比计算.................................................................................................................. 72
4 Q  B: M. ]7 p; w  5.6.4计算模型的改进...................................................................................................... 74
  5.6.5结论..................................................................................................................74
5.7本章小结................................................................................................................74
备第六章结论及展望................................................................................ 76
6.1结论....................................................................................................................76
& ^( y- E9 J9 ]5 n- y3 ~$ V8 n6.2论文堕待解决的问题.................................................................................................... 77
6.3展望..................................................................................................................77
参考文献.......................................................................:..78
: Q0 k+ _! r& b附录1翼型NACA4412数据.....................................................82
' s; ]4 z$ N. }3 V3 g( n/ G附录2翼型NACA4412气动性能表(RE=500000) ............................................................ 83
0 M. T  p$ ~3 q6 b附录3翼型NACA4412气动性能图(RE=500000) ................................................. 84
. l1 _% X& I' E8 C, U/ {4 t1 M. c致谢.......................................................................................................... 85
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
4 C) i$ e" P6 o  J: }9 k此文件是什么格式,打不开

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