小型水平轴风力发电机叶片设计研究.pdf

广西大学
硕士学位论文
小型水平轴风力发电机叶片设计研究
姓名:杨新彦
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:陈家权
20060501
小型水平轴风力发电机叶片设计研究摘要片设计模型基础上,得出简单实用的叶片参数设计拟合模型——各叶素弦以P推扑阄;〔捎眯拚凳拚渲新朱毙拚捎眯路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。本课题以广西教育厅科技项目《缌Ψ⒌缁返难芯靠7ⅰ肺1尘埃饕Q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。主要研究成果如下:虻ナ涤玫囊镀杓颇夂夏P汀W酆瞎谕舛嘀治南祝硐钟幸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。镀肥堤褰7抡妗R宰詈笫涑龅绻β蔖∥为目标,采用翼型进行叶片设计。基于叶片设计数据,进行三维坐标变换,本文利用较通用的办公软件迪指丛拥木卣笞瓯浠唬蟪鲆镀鞯的三维坐标;利用三维建模软件进行精确实体建模,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。镀蔡阅苣D饧扑恪;贕模型和模型对设计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,即风力裳电机叶片设计研究
法——忽略轮毂气动性能计算,只对采用翼型部分进行气动性能计算。该风力裳电机叶片嗽计研究法简单实用,计算结果且较经验轮毂损失修正合理。镀ρХ治觥2捎昧擞邢拊7治鋈砑﨏躻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。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力学分析广西大学硕士掌位论文
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第一章绪论广西大掌硕士学位截演风力发电机叶片啦计目本课题研究背景随着环保呼声日益高涨和非可再生资源的过度消耗,风能、生物能等多种可再生资源日益被重视【俊7缌Ψ⒌缡悄壳袄梅缒艿闹匾P问剑诙嘀挚稍偕茉蠢眉际踔比较成熟。风力发电有其自身独特的优越性,主要体现在以下五个方面:缒艽⒘糠岣弧>菔澜缙笞橹臣品治霰砻鳎厍蛏辖夭愕姆缒茏芰吭嘉贙尽薄H缬%被有效利用,就可满足人类对能源的要求。我国幅员辽阔,海岸线长,风力资源丰富,仅次于俄罗斯和美国,居世界第三位,据有关专家测算,,实际可供开发量为贙邮澜缡孜桓浴缒苁恰纸嗑坏目稍偕匀荒茉础2淮嬖谌济骸⑷加偷幕肪澄廴疚侍猓换嵋起温室效应,不存在核电放射性废料对人类的威胁。缌Ψ⒌绯∽盎婺A榛睿ㄉ柚芷诙獭<瓤傻ヌò沧埃挚啥嗵ò沧埃ゲ桓扰;建设一般规模的风力发电场,从基础建设、安装到投产,只需半年至一年时间,而缌Ψ⒌绲木眯匀找嫣岣摺:突鸬缦啾龋淮嬖诮ǔХ俊⒃耸洹⒊业任侍猓和水电相比,不存在筑坝、淹地、移民等问题。发电后除折旧费和维护费外,不消耗燃料,无三废处理问题。其成本接近火电,低于油电、核电,从综合经济效益看,具有较强的竞争力。缌Ψ⒌缭谛履茉捶⒌缰屑际踝钗3墒臁I唐坊榈セ萘看,故障率已下降至ヒ阅赱,是一种安全、可靠的能源利用形式。预计在本世纪,兆瓦级风力发缌Ψ⒌缁稚沧埃嫉孛婊佟<嗫叵低秤胨芎衔R惶澹由舷涫奖溲蛊其建筑面积约为风电场总面积的ァ】,其余广大土地仍可供农、林、牧使用。本课题以广西教育厅科技项目《缌Ψ⒌缁返难芯靠7ⅰ肺R劳小8孟目总目标:开发一种经济实用、可靠性好、技术国内领先的呒缎⌒椭鼻椒缌Ψ电机产品,积累大型并网风力发电机的开发和生产技术。火电、油电、核电约需甑氖奔洹电机将占主导地位。
风力袅电机叶月啦计研究国内外研究技术现状素较多,故设计精度较差;坷砺邸P秃蚆模型基于涡流理论,设本课题研究内容向干扰系数篗模型在考虑了轴向干扰系数口和切向干扰系数幕∩希挚国外丹麦的风力发电机技术最为成熟,德国和美国也较成熟【俊9诜缌Ψ⒌缂际的开发应用落后于发达的欧美国家,自主设计开发风力发电机能力与之有较大差距。由于水平轴风力发电机的具有较高的风能利用效率,故研究重心集中在大型水平轴风力发电机上。国际向兆瓦级风力发电机方向研究;国内研究较晚,自主开发的风力机功率最大为O衷诠谕庖镀纳杓蒲芯坷砺鄣南喙匮芯孔纯鋈缦拢镀纳杓评砺邸O群筇岢隽思蚧杓评砺跦】】、砺邸P汀】和赌P汀F渲屑蚧杓评砺凼腔谠才汤砺郏砑澳P妥罴虻ィ蚣蚧计精度较高,但模型较复杂。现在设计多采用基于涡流理论的设计模型。