风力发电机的叶片设计方法研究.pdf

摘要
面对日益增长的能耗需求和环保方面的压力,世界各国都在加大新能源的开发力
度清洁无污染、绿色环保的可再生能源是当今世界能源开发的焦点。风能是可再生
清洁能源中最具代表性的一种,它对保护环境和维持生态平衡,以及减少对常规能源
依赖和改善能源结构都有重要意义风能开发的重点是利用风力发电机将风能转换成
电能。水平轴风力机是风能利用中最主要的形式,风力机中的关键部件又是叶片,随
着计算机技术和计算流体力学的发展,风力机的设计研究工作也在不断深入。出现了
很多有关风力机叶片设计的新方法,在掌握基本风力机理论的同时我们也有必要开发
自己的风力机设计方法。
风力机的叶片接受吸收风能并将其转换成机械能,再驱动发电机得到电能。对于
这样重要的部件,其研究工作又是风力机研究的开端,我们更应重视基础研究工作。
通过对风力机叶片设计的基础理论及外型参数等研究,分力风力机叶片设计的方法
运用翼型的基本概念和风力机叶片的基础外型参数进行叶片设计的预研讨论,并分别
运用了和叶片设计方法叶片进行初步设计,这两种方法有其各自技
术特点和缺点,文中还着重研究了动量一叶素理论方法,这种方法在前两种设计方法
的基础上发展而成,并采用两者的叶素研究方法进行叶片设计,动量叶素理论方法在
进行叶片外型设计和叶片气动特性计算都涉及到干涉因子,文中重点对设计和计算情
况下的干涉因子进行处理,并由此来设计叶片的外型和进行气动特性的计算。
关键词风力发电水平轴风力机叶片设计动量叶素
劝
注释表
动能, 犷气体的体积,

气体的质量, 单位面积,二,

气体的密度, 功率,
尸
气体的速度, 作用力,

风能最大利用系数功率系数

尖速比风轮的转速,
口
风轮角频率, 翼型的弦长,沉
‘尸
叶片半径, 风轮半径,

推力, 推力系数

扭矩, 扭矩系数
了
翼型厚度翼型弯度
刀
攻角安装角桨距角

升力系数阻力系数
刀
升力, 阻力,
, 汤
气动系数气流入流角
甲
旋转平面的速度,脚相对速度,脚
和之间的交角刀叶片数

周向速度因子轴向速度因子
凡兀
轴向分力, 切向分力,

气流旋转角速度, 叶片影响宽度
’
轴向速度干涉因子切向速度干涉因子
月凡
叶尖损失系数轮毅损失系数

风轮损失系数兔轮毅半径,脚
妈
叶片载荷系数叶片宽度改变攻角量
如
叶片厚度改变攻角量攻角改变量
声明
本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在本
学位论文中,除了加以标注和致谢的部分外,不包含其他人已经发表或
公布过的研究成果,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使
用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文
中作了明确的说明。
研究生签名七年夕月了日
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论文,按保密的有关规定和程序处理。
研究生签名一本‘王问年月日
南京理工大学硕士学位论文风力发电机的叶片设计方法研究
绪论
,开展风电研究的背景
社会的高速发展离不开能源的开发利用,各行各业的进步和技术更新也离不开能
源,突出问题是对电力的需求越来越大,然而目前我们的发电仍是以传统的常规能源
为主,其中尤其以煤电为主。而这些如煤炭类的能源是不可再生的,其储量因不断消
耗正一天天减少,在利用的过程中,虽然采取一定的措施,还是对环境造成了严重影
响,特别是产生温室效应的二氧化碳和硫氧化合物、氮氧化合物等污染物的排放日益
增多,这对环境、气候都造成了很大的负面影响,这种影响现在也越发体现出来,人
类比历史上任何时候都要更加关心环境的保护。能源短缺、环境污染是目前世界各国
都迫切需要解决的问题,解决的方法是寻求替代的可再生清洁新能源,坚持可持续的
发展策略‘日
同世界上的许多国家一样我国的能源消费有近一半是用于发电,而这其中也是以
煤电为主。目前我国的经济发展进程比世界上其它国家的还要快,这就决定了我国对
能源需求量更大。煤炭、石油等能源又称为化石能源,是经过上千年甚至上万年的积
累才演变而成,其数量有限,用一点其储量就会少一点。所以我们必须寻找新能源来
代替这些化石能源。而且寻求的新能源不仅要求其储量丰富,取之不尽,用之不竭,
还有一个重要指标是它的清洁环保性。这种新型的可再生能源包括太阳能、风能潮