大型风电机组叶片翼型的设计方法
轴流风机机翼型叶片参数化建模方法
如何进行轴流风机机翼型叶片参数化建模方法一、引言轴流风机在现代工业中起着至关重要的作用。
它们被广泛应用于空调系统、通风系统、发电厂和飞机引擎等。
轴流风机的性能和效率直接受到其机翼型叶片设计的影响。
对于轴流风机机翼型叶片的参数化建模方法的研究至关重要。
在本文中，将深入探讨轴流风机机翼型叶片参数化建模方法的相关内容，并提出一些个人观点和理解。
二、轴流风机机翼型叶片的重要性1. 减小能耗轴流风机的主要任务是输送空气，因此其能效对于工业生产至关重要。
合理设计的机翼型叶片可以减小能耗，提高风机的效率，从而为工业生产节约能源和成本。
2. 提高稳定性良好设计的机翼型叶片能够提高轴流风机的稳定性和耐用性，降低风机运行时的噪音和振动，从而延长设备的使用寿命。
三、轴流风机机翼型叶片参数化建模方法1. 采用CAD软件进行建模利用CAD软件进行轴流风机机翼型叶片的参数化建模是一种常见的方法。
通过在CAD软件中进行参数化设计，可以方便快捷地进行叶片形状的调整和修改，从而实现机翼型叶片的优化设计。
2. 利用计算流体力学(CFD)进行仿真分析结合计算流体力学(CFD)方法，可以对轴流风机机翼型叶片的流场进行精确模拟和分析，从而优化叶片的形状和结构，提高风机的性能和效率。
3. 基于参数化建模的优化设计通过建立基于参数化建模的优化设计方法，可以对轴流风机机翼型叶片的关键参数进行全面的优化设计，从而实现最佳的风机性能和效率。
四、个人观点和理解在我看来，轴流风机机翼型叶片参数化建模方法的研究对于提高轴流风机的性能和效率至关重要。
通过不断优化设计，可以实现能源的节约和环境的保护。
同时, 研究轴流风机机翼型叶片参数化建模方法也有助于加深对于风机流体力学行为的理解，对于未来的风机设计和改进有着积极的影响。
五、总结和回顾本文深入探讨了轴流风机机翼型叶片参数化建模方法的相关内容，介绍了CAD软件建模、CFD仿真分析和基于参数化建模的优化设计等方法。
翼型风力机叶片的设计与三维建模论文
甘肃机电职业技术学院现代装备制造工程系毕业论文翼型风力机叶片的设计与三维建模姓名：王成寿学号： 142000848班级：G142701年级：2014级指导老师：杨欣风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。
其蕴量巨大，全球的风能约为 2.74×10^9M W，其中可利用的风能为2×10^7M W，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面等，而现在，人们感兴趣的是如何利用风来发电。
把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。
风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。
本课题研究水平轴风力发电机的叶片设计、实体建模。
主要任务如下：1.编制叶素轴向、周向速度诱导因子、最佳弦长及扭角的计算的界面程序；2.根据程序计算并绘制风力机叶片弦长随叶片展向长度的变化曲线；3.根据程序计算并绘制风力机叶片扭角随叶片展向长度的变化曲线；4.将所设计的叶片的三维模型的进行实体建模。
关键词：风力发电，风力机叶片，三维建模摘要 (1)1、综述 (1)1.1、风力机简介 (1)1.2、风力机简史 (1)1.3、风力机的特点 (2)1.4、风力机的基本原理 (2)1.5、风力机的构成和分类 (3)1.6、风力机存在的问题 (3)1.7、本课题的背景目的及主要工作 (4)2、风力机设计理论 (6)2.1、翼型基本知识 (6)2.2、叶片设计的空气动力学理论 (7)2.2.1、贝茨理论 (7)2.1.2、叶素理论 (8)2.1.3、动量理论 (9)2.3、风力机的特性系数 (10)2.3.1、风能利用系数C p (10)2.3.2、叶尖速比λ (10)2.4、翼型介绍 (11)2.4.1、翼型的发展概述 (11)2.4.2、N A C A翼型简介 (11)3、风力机叶片的设计 (13)3.1、风力机叶片的外形设计 (13)3.1.1、叶片设计的总体参数 (13)3.1.2、确定风轮直径D (13)3.1.3、翼型弦长计算 (14)3.1.4、叶片重要参数的选取 (14)3.2、叶片优化设计的计算程序编制 (16)3.3、V B编程计算翼型参数 (16)3.3.1、风力机设计参数 (16)3.3.2、需要计算的参数 (16)3.3.3、V B程序界面 (17)3.3.4、运行结果 (17)4、利用S o l i d w o r k s三维建模 (19)4.1、N A C A4412翼型相关数据 (19)4.2、模型展示 (20)5、总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)1、综述1.1、风力机简介风力机，将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。
风力机叶片设计及翼型气动性能分析
风力机叶片设计及翼型气动性能分析风力机叶片是风力发电机的核心部件之一，其设计和翼型选择对风力机的发电效率、噪音和寿命等都有着非常重要的影响。
本文将介绍风力机叶片的设计及翼型气动性能分析。
一、叶片设计原理风力机叶片的设计目的是将大气中的风能转换成旋转能，并将其通过转轴传递给发电机，从而产生电能。
因此，叶片的设计主要围绕以下几点展开：1. 创造足够的扭矩：风力机的转子需要达到一定的转速才能发电，而叶片的弯曲和扭矩对于旋转速度的影响至关重要。
设计中需要选择合适的曲线形状和长度来实现理想的扭矩和转速。
2. 保证叶片的强度和稳定性：因叶片在高速旋转状态下会受到巨大的惯性力和风力力矩的作用，因此其材料和结构要足够坚固和稳定，以避免可能的断裂等事故。
3. 提高叶片的气动效率：叶片的气动效率是指其转化风能的能力，通常可以通过优化翼型、减小阻力、降低风阻等方法来提高。
二、叶片设计步骤1. 选定叶片长度：叶片长度通常是根据风力机的规格和性能要求来确定的，也可以根据标准长度来选择。
2. 选择翼型：翼型是叶片的重要组成部分，其形状和性能决定了叶片的阻力和气动效率。
目前，常用的翼型有NACA0012、NACA4415等，根据实际需求来选择。
3. 确定叶片曲线：叶片的曲线是决定扭矩和转速的关键因素，可以通过实验或模拟方法得到合适的曲线形状。
4. 优化叶片的结构：结构设计主要涉及到叶片的强度和稳定性，通常需要进行材料选择、计算等工作以保证叶片的安全性和寿命。
5. 模拟叶片气动特性：叶片的气动特性可以通过流场模拟、试验等方式来获取，可以根据实际需求来对叶片进行调整以达到理想的效果。
三、翼型气动性能分析翼型气动性能是指翼型在气流中运动时产生的力和力矩，其中，升力和阻力是翼型气动力的主要组成部分。
通过分析翼型气动性能，可以选择最优化的翼型来设计叶片。
1. 升力和阻力翼型的升力和阻力是由翼型形状、气流速度、攻角等因素共同决定的。
实际上，翼型的气动性能曲线通常都是非线性的，其升力和阻力特性会随着攻角的变化而不断变化。
风力发电机组叶片设计与优化
风力发电机组叶片设计与优化随着现代社会对可再生能源的需求不断增长，风力发电已成为一种广泛使用的能源。
对于风力发电机组而言，叶片是其中最为重要的组件之一。
它们负责将风能转化为机械能，并将其传递到发电机上。
因此，叶片的设计和优化对风力发电机的性能和效率至关重要。
在本文中，将会介绍风力发电机组叶片设计和优化的一些关键要素。
一、叶片设计的关键因素风力发电机组的叶片需要在不同的气流条件下工作，如风速、气流水平度和湍流强度等。
因此，在叶片的设计过程中，需要考虑以下因素：1、气动特性：叶片的气动特性是叶片性能的关键因素。
气流接触叶片表面时，会在叶片的上表面形成凸起，而在叶片的下表面则形成凹陷。
这种气动效应产生的升力将会推动叶片旋转。
2、材料：叶片的材料需要承受各种气流条件下的压力和应变，同时还需要具有足够的强度和刚度来承受自身重量和旋转惯性力。
常用的叶片材料有复合材料、玻璃钢和木材等。
3、长度和形状：叶片的长度和形状会影响其升力和扭矩。
长而窄的叶片具有较大的升力和较小的扭矩，而短而宽的叶片则具有较小的升力和较大的扭矩。
二、叶片设计的优化方法为了使叶片在不同的气流条件下具有最佳的性能和效率，需要进行叶片设计的优化。
以下是一些常用的叶片设计优化方法：1、拉格朗日方法：这种方法将叶片的运动视为拉格朗日方程的变量，并使用优化算法来寻找最佳的设计方案。
2、遗传算法：这种方法利用进化算法来找到最优的叶片设计。
在每一代中，将对当前设计的参数进行微调，以便更快地寻找到最佳设计方案。
3、CFD模拟：CFD(计算流体动力学)模拟可以对叶片在不同的气流条件下的工作进行模拟和分析。
这可以帮助优化叶片的设计和性能。
三、叶片设计的未来趋势风力发电机组的叶片设计已经取得了长足的进步，但是仍然存在一些挑战需要克服。
其中最重要的挑战之一是提高叶片的效率。
这可以通过采用新材料、优化叶片形状和增加叶片长度等手段来实现。
此外，尽管目前风力发电机组的叶片已经非常巨大，但是大型风力发电机组可能需要更长的叶片，以产生更多的电力。
风力机翼型的设计优化方法研究-(预答辩)
7、后续展望பைடு நூலகம்
（1）叶片表面粗造度对翼型性能的影响还未曾有 过研究，该研究可为叶片蒙皮技术提供理论指导。
（2）在后续研究中可以考虑叶片内部结构、叶片 的制造工艺等，使叶片有利于加工和运输。
（3）积极查找国外翼型的相关设计和实验气动性 能数据，完善翼型数据资源。
（4）设计过程需要考虑叶片实际运行时的弹性问 题，使风机运行更稳定。
（4）通过了Profili软件详细分析弯度对翼型气 动性能的影响。（提高升力，减小阻力，提高升 阻比，提高风能利用率）
3、论文主要的内容
5） 详细介绍了应用Xfoil软件和Profili软件获得 小迎角下翼型的气动系数方法。
3、论文主要的内容
（6） 通过AirfoilPrep-v2p2软件将翼型的气动系 数获取范围扩展到-180°至180°之间。
（2）通过对以发电量最大、风场收益最大和度电 成本最小的设计目标进行举例分析，得出风场收益 最大的最优设计思想。
（3）要用科学辩证的思想看待风场收益和度电成 本之间的平衡问题。
6、本文特色
（1）创新性提出了将Xfoil软件和Profili软件两 种设计结果平均后再分析翼型的性能。 （2）解决了Profili软件不能输出新设计翼型坐标 的问题。 （3）提出了风场收益最大化的设计思想。 （4）分析弯度对翼型气动性能的影响。
4、创新研究内容
1、研究叶片高度、弦长和风速对雷诺数的影响。
2、研究获得迎角在-180°～180°区间内的翼型 气动系数方法。
3、研究弯度对翼型气动性能的影响。
4、研究以风场收益最大为目标的叶片翼型设计优 化方法。
5、主要结论
（1）将Xfoil软件和Profili软件的设计结果进行 加权平均，能得到更加可信的理论数据。
大型风电叶片结构设计方法研究
大型风电叶片结构设计方法研究一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环保意识的逐渐加强，风电作为一种清洁、可再生的能源形式，正在全球范围内得到广泛的关注和应用。
风电叶片作为风力发电机组的核心部件，其结构设计直接关系到风电机组的运行效率和安全性。
研究和优化风电叶片的结构设计方法具有重大的理论价值和现实意义。
本文旨在探讨大型风电叶片结构设计的方法论，结合国内外的研究现状和发展趋势，分析风电叶片结构设计的关键要素和难点问题。
通过深入研究，本文提出了一种基于有限元分析的大型风电叶片结构设计方法，旨在提高风电叶片的结构性能，降低制造成本，推动风电行业的可持续发展。
本文首先对风电叶片的结构特点和设计要求进行了概述，然后详细介绍了有限元分析的基本原理及其在风电叶片结构设计中的应用。
在此基础上，本文提出了一种基于有限元分析的风电叶片结构设计流程，包括材料选择、模型建立、边界条件设置、分析计算和后处理等环节。
通过对实际案例的分析和计算，验证了本文提出的设计方法的有效性和可行性。
本文的研究成果将为大型风电叶片的结构设计提供新的思路和方法，有助于提升风电叶片的性能和可靠性，降低风电成本，促进风电行业的健康发展。
本文的研究方法和成果也可为其他领域的结构设计提供参考和借鉴。
二、风电叶片结构设计的基本原理风电叶片的结构设计是一项涉及多学科知识的复杂工程，其基本原理主要包括材料力学、空气动力学、结构动力学以及制造工艺学等。
这些原理共同构成了风电叶片设计的理论基础，指导着设计师在保证叶片性能的实现结构的优化和轻量化。
材料力学原理是风电叶片结构设计的基石。
叶片需要承受复杂的风力载荷，包括静力载荷和动力载荷，因此要求材料具有良好的强度、刚度和疲劳性能。
设计师需要根据材料的力学特性，合理选择叶片的材料和截面形状，确保叶片在各种工作条件下都能保持稳定的性能。
空气动力学原理对风电叶片的设计至关重要。
叶片的形状直接影响风能的捕获效率和转换效率。
风力机叶轮设计.
1 2 P S(v 1 v 2 )(v 12 v 2 ) 4
2 v 1 是已知条件，所以可得 v 2 1 v 1 时，此时 v v 1 风轮功率最大。 3 3
所以，风轮的功率如下
Pmax
8 Sv 13 27
max
Pmax
1 Sv 13 2
16 0.593 27
表明粗糙度和雷诺数的影响
粗糙度对表面边界层的影响很大，在叶片失速的时候，噪声会增大，引起震 动。 有限翼展的影响 会在叶尖产生涡流，形成阻力，该阻力称为诱导阻力。
实际工程中设计方法介绍 Glauert理论
对于有限长的叶片，叶轮叶片的下游存在着尾迹涡，从而形成两个主要 的涡区；一个在轮毂附近，一个在叶尖。对于空间的某一个定点，其风 速可以被认为是由非扰动的风速和涡流系统产生的风速之和。
C lnl
16 9
r
4 2 (1 tan ) 9 3
2
设叶尖处和距转轴半径r处的尖速比分别为 同时，由于
0
tan
R v1
和
r v1
，
为小值，所以上式可以再简化为
16 C lnl 9
R r2 4 0 0 2 9 R
2
只需要再确定R和
0 的值即可。
Glauert的升级版，考虑的非工况下 风轮的性能
基于Soildworks的叶片绘制（前端处理）
用Profili软件进行数值模拟
用ANSYS进行叶片动静载荷，震动分析
叶片材料
木制叶片及布 蒙皮叶片
• 近代微、小型，观赏用风力发电机也有用木制叶片，由于叶片不易弯曲，常采用等安装角叶片。在采用木 制叶片的时候需要用强度很好的整体方木做叶片纵梁来承担工作时候所需要承担的力和弯矩。
风力发电机组的叶片设计与优化
风力发电机组的叶片设计与优化1. 引言风力发电是一种清洁能源，具有环保和可再生的特点。
而风力发电机组的叶片设计则是该系统中至关重要的组成部分。
本文旨在探讨风力发电机组叶片的设计原则和优化方法，以提高发电效率和性能。
2. 叶片设计原则2.1 翼型选择翼型的选择对叶片的性能有着重要影响。
常用的翼型包括NACA飞机翼型和DU系列风能翼型等。
在选择翼型时，要考虑到其气动性能、抗风能力和韧性等因素。
2.2 叶片形状叶片形状的设计应兼顾力学特性和气动性能。
叶片长度、扭转角度、宽度和厚度等参数需要合理把握，以满足不同气流条件下的最佳发电效率。
2.3 材料选择叶片的材料应具备足够的强度、刚度和轻量化等特性。
常见的材料包括玻璃纤维增强复合材料、碳纤维等。
根据叶片的工作环境和成本考虑，选取最合适的材料。
3. 叶片设计与优化方法3.1 气动优化在叶片设计过程中，通过气动的优化使得叶片在不同风速下能够产生更大的扭矩。
气动优化可以利用计算流体力学（CFD）模拟进行，通过调整叶片形状和翼型等参数，探索最佳气动设计。
3.2 结构优化叶片在运行过程中承受着风力和离心力等巨大压力。
为了保证叶片的强度和刚度，可以利用有限元分析方法对叶片的结构进行优化，确保其能够承受更大的载荷。
3.3 声音优化风力发电机组在工作时会产生一定的噪音，为了降低环境噪音污染，叶片设计中需要考虑减小噪音的方法。
可以通过改变叶片的形状、增加吸音材料等方式来达到声音的降噪效果。
4. 叶片优化示例4.1 Aerodyn公司的叶片优化Aerodyn公司通过使用CFD模拟和结构优化方法，设计出了一款低噪音、高效率的风力发电机组叶片。
优化后的叶片在各个风速下都能够提供更高的发电能力，同时降低了噪音水平。
4.2 叶片材料优化研究人员针对叶片材料进行了优化研究，提出了一种新型复合材料。
该材料在保持足够强度的同时，具备更好的轻量化性能，能够最大程度地提高叶片的转速和发电效率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
８年２月
农业机械学报
第３９卷第２期
大型风电机组叶片翼型的设计方法＊
芮晓明
ｌ擒鬓】
马志勇
康传明
海解决大型蹶电时片气动性麓凝结构强度盼矛Ｊ嚣，基予对翼毽选撂露改燮设计方法瓣分攒，提建冀
型结构系数芷，以系数糟为界，将叶片分为内嗣和外圈两区域。对予内圈区域的翼型以结构特性为主。通过改型设 计提高碲缔的强震，面貌嚣域对气韵毪熊的影响较小；靠近叶尖端酌卧片辨潮区域应以最大限度发簿翼逊的空气 凄力特经于筝为主簧设计酲标。针对普通靛燮翼型霰犬塑风电婶片虎潮应熙的局限，采用斓黪翼型詹缘鳃方法，较 好施克服了低雷诺数下气流提前分离的问题，同时能驻著地加强叶片的结构强度，降低单位体积质量，解决以往设 计泣獠牵跨寿结梅与其气凌骸憨的部努矛蓐。 蓑键词：鼠秀发嘏祝婶片翼受设计方法 巾麓分类ｇ－：ＴＫ８３ 文献撩谈码：Ａ
（１）
式中露——毙例系数
慕——晟转名义半径
砖片缨擒系数茁霹定义为
鬈茹等＝学
∽
黧２键后缘对翼受气动健熊静彰嚷
一二
∥
戏孛ｚ，——风辕轮毂结构要求的长度
Ｌ——叶片烹簧气动部分长度 以一定的茹值势赛， 澄风轮半径增大酶方良， 将叶片熟分为内圈秘外圈 巍个嚣域。 在跨片豹内霹部分可 考虑以续购特性势主熬翼 麴设计方案；蘑在叶片懿 蕊３盼冀续梅系数戆定义 外圈嚣域涮以气漤褥攘为 主进行翼型螅设计。 系数鬈辩取毽，应根据蕊力发毫撬的葵棒设ｊ 要求，翔槐缀怂褡缮梅、性纛参数裙载蒋情况等霆’ 确定。显然，筹缀对盼冀的总体结梅设计礴很大 影噙，蠢与魂缀黪援篱密甥裙关，应考虑将其落为
引言
风力发电是获｛薅清洁、鼍褥黧能源的主要技术 形式之一。近年来，跨内外的风电产监发展禳快，对 相关的设计技术提出了更高的要求。由于风电叶片 楚实瑗风麓转换静鬟要环节，对槐组的整体往麓影 响很大，有关的设计方法始终怒研究的热点。 翼型作为叶片外形设计的基础，对叶片的空气 动力特性和获量有重要的影响。酲前风电叶片设计 一般以低速飞机懿簸空翼型为基础，并进行必要憨 改型。但Ｅｌｊ此带来的叶片结构与其气动性能矛盾突 出，已成为大型风毫叶片设计过程中亟待解决豹关 键阐题之一。势设计蹬更长的时片，震要研究解决 上述问题的方法，以有效提高叶片设计质量、降低叶 片成本，秀嚣发更大功率憝风力发电枫缎提供技术 支掩。
的漫著损失和叶片失速，等致叶片载荷增大。 （２）为满足叶片与轮毂连接的区域结构和强度 的要求，必须糯大这帮分裁越翼型的厚度，但相应的 翼垄弦长也会姗大，可能越出风电吁片允许的藏围。 （３）对于变桨矩控制的风电机组，叶片与轮毂联 结结构要求叶片根部呈圆箍状外形，使气动性能每 结构设计的矛盾更细突出。 为解决这些问题，迄今风电叶片多采取对航空 翼墅截头去慰的改塑设计方法Ｉｔ】。此方法最能满 足汁姥结构设计蛉霭要，但对其气动性施的影蟪罄 比较大。简单地削除原有翼型的前缘和后缘，可熊 会破坏叶片上、下表面懿完整性，逡成翼型表夏都分 升力丢失，导致翼型气动性麓鼹著降低。
ｒ＊ｎＲ（Ｏ＜稼＜１） 匿１错缘削乎的ＴＲ“３５“１０嚣蟹
片魏裁腻面积秘惯性麓，双磷使蕊抗弯耨抗扭缝能 得到提离。 （２）空气动力特性 链黯缘翼型霹纵蠓搬其截嚣的鼹大升力系数秘 身力麴线斜率，因箍对降低翼型鲍海染敏感度翁裂。 考虑到吸力嚣的气瀛速度将随翼慰厚度增加， 舞聪期斑的艇力减小；两程翼型霜缘区域懿气瀛会 减速，裁余懿动貔蕾不足以抵抗豢烈静逆垂裰度，将 导致气漉在翼掇后缘可能提前分离，擐失部分升 力￡２ｊ。链露缘黧型采酸默其翦缘势铰点增加愿缘 簿度瓣方法，霹以在增擞冀型最大辱度施露时，穗癯 她辫低气流通避截蘧最厚点屠的逆匿撵度，从嚣能 推迟藏避惫气流鲢分离，势在着缘懿藤螓影成一个 与迭界瑟交适应懿尖焉缘，使气流一轰鬻赘在爨登 表蘑，改善蔟气动性篾。 圈２鸯ＴＲ一３５～１０鍪风瑰盼片翼型毒ＴＲ一 ３５燮靛空翼鋈袭露鲍篷力分布。壤论上，带裔辩着 藏的尖后缘ＴＲ一３５翼穗爝缘斡匿力系数Ｃ，≈ ０。圭．然蘧毒予气流速度懑翼型浮度懿增熬秘吸力嚣 童蘸力的减，ｊ、，在。／ｅ＝０．重处，压力系数达裂一叛 鬣煎ｅ参＝一２。７；在ｘ／ｃ＝０。１点之恶，惠予动麓逛 气流速度下降穰莰，难泼抵抗强大熬遵压锑度，最终 簿致气流在翼黧蹭缘撼前分离。ＴＲ一３５一ｌ镑的翼 戮设计裙曼减弱了吸力豫帮燕力霭懿压力震荡，洚 骶暖力面逆疆捞度强澄，扶褥接送了翼型爱缘气滚 的分离点。
１风电叶片应惹航空翼型的局限悭
低速靛室翼夔一般其考较好觞气韵褴麓，嚣商 在风电叶片设计申葶器到了广泛鳇应用。毽壶子这些 翼裂麓嚣诺数穗对较高噩厚弦毙较夺，往经难潋在 大燮风瞻叶片的板部区域直接应厢，需要考虑并解 决以下阏题： （１）大整风电时冀的雷诺数普遍较低，特别是程 叶片与轮毂连接的区域，若赢按采用适用于高雷诺 数的航空冀塑受｜ｊ禳容易发生气流分离，造成气动力
豢考变献 １镘翼粳。空气动力学［Ｍ】。趣寒：北东航空航天大学磷版睾±，２００４． ２张德造，章光华，陈允文。真实流体力学￡Ｍ】．效豪：溥华大攀出敝社，１９８６。 ３贺德馨．风正程与空气油力学【Ｍ】．北京：国防正业出版社，２００６．
万 方数据
２钝詹缘翼型的分析
２．１锐慧缘翼塑 钝震缘翼型是钟对大蘧熙电峙片狠部区域低鬣 诺数、离结擒强发的要求，对骶速航空翼塑的一种改 型设计。其基本方法是以原鬓型的前缘为铰点，按 一定裰对弦长厚度比分开露缘。 ２．２钝磁缘翼燮的结构和气动特性 图１所示ＴＲ一３５—１０型风电叶片翼型，是一 种黻ＴＲ一３５黧尖詹缘航空冀壅势基磁，通过钝詹 缘方法增加１０％厚度酌改进翼型。 （１）钝后缘翼型的基本结构特性 对予给定厚度的翼型，镶后缘翼塑可以增魏时
由于许片内髑区域的气流的入流角比较大，此 时弯矩系数ｃＱ燕瑟是舞力系数的函数，褥与阻力 系数０Ｄ懿关系不丈。困ｖｌ避：，对于冲片的恣甏巍域 丽言，器管戳结构设计为主的翼黧设计可能会使ＣＤ
增加，避蕊导致转矩系数岛有膊减小，但其影≈囊程 度明恳，ｊ、予瓯增熬对岛盼蠢耧影璃。盘此可骥
推论：在叶片的内圈区域采用结构为主的翼型设计 方法，虽然会弓ｌ起阻力翦变化，’僵其对风电骛｝片总体 性能鳇影噙是橱对次要的因素。 图４为ＴＲ一３５与ＴＲ一３５—１０翼型相应的转 矮系数羞值的变化，表鳃了以上分析麴合理性，懑孛。
风弋≮ｄ
。■擎爿
聋，ｃ
通过以上讨论呵知，扶室气凌力学角度着， ＴＲ一３５一圭ｅ鬻暴懿钝矮缘鬟整设计方法不纹麓够 提离翼燮豹最大升力系数，褥时也可璐降低鼹时面 污染的敏感往。因此，以钝后缘翼楚作为对低速靛 交翼囊改逡设计懿蘩樯，是改善风电时片结构与气 淤特性鹃～种可行方法。万 方数据 Nhomakorabea业机械学报
２ ０ ０
８纯
型风嘏叶片设计的基本参数之一。疆此，结搀系数 带不成是一个定擅，还需錾深入研究其海在规律以 及对设计要求的影响，逐渐形成襁美设计标准或盱 片优他设计的蒸本约束条｛譬。 ３．２叶冀内外瓣冀型的选择 由予大鍪风电旰片长数十米，骥量以吨计，内圈 隧域掰承受的弯馥栩疲劳载薇很大，因此设法热强 该区域的强度是时泞结构设计的关键环节之一。研 究裘瞬，在内溪区域采用钝后缘翼型增烟叶片截嚣 薅度对改善盼片结构强度极其露剥，同时瞧是藏小 旰片革位体积潢量，避免叶片成本随长度成幂律增 长的主要途径。一般意义上，可以考虑沿叶片展辩 扶时尖开始从薄巍厚戆翼狴分布设计，瀵避叶片气 劫和结构性能的要求。 虽然钝詹缘翼塑会增缎截面阻力，但是惠予分 离点翡推迟，降低了爨气流分离丽警｝起的隧力燕差， 而这部分阻力在总阻力中所占的比重是随攻角而增 大懿。骚以在具有较大段角的叶片爽墨嚣域，采鼷 钝露缘翼黧，无论从结擒力学还是空气动力学角度 肴都是合理的。 健对予砖片羚嚣送壤褥富，主要设计簧求是最 大隈度她发挥其气动性能，一般应使其攻禹处于最 佳值。在此条件下，型阻将占较大比例，但叶片樵应 秘绥橼载蒋帮跑较小，敬在外藩嚣域不波采鹰键后 缘热蓐翼型。 实际上，Ｅｌｌ于外圈区域相对力臂长，选撵离升阻 蹴靛翼型对撬离升轮攘体躬气动性麓÷分有利。霞 此，在叶片鲍外激区域设计中，寅更多地关注舞氍比 较高的翼獭（如ＮＲＥＬ的ｓ８３１、Ｓ８３０等），考虑选择 戴类尖后缘盛较薄赘翼鍪。 以某变浆矩控制风魄祝缎鳓时片设计魏铡，滠 设计在０．７５Ｒ和０．９５Ｒ处翼型分另４选用ｓ８１７和 ｓ８１６翼型，但这２种翼黧爨针对失速控制风毫巍缎 设计的，最大升力系数较低，气动径戆一般。膳采用 翼弦较短、升阻比更高的Ｓ８３０和ｓ８３ｌ翼烈，Ｓ８３ｌ 缎与０．９０Ｒ处，英最大裰对厚度ｚ／ｃ＝０。１８，设计 升力系数为１。５；￥８３０律为外鬣最主要的０。７５Ｒ处 翼型，ｚ／ｃ＝０．２１，设计升力系数为１。６，这种设计布 褥较大地提嵩了该畸片麓气动性畿。 ３。３叶片肉潮冀型岛整体气动性麓懿关系 从风电机组的总体设计观点蓍，风电叶片气动 设计酶主要露标是产生尽可麓大懿转矩，越滑野轮 轴向的推力较小。然丽，在叶片的气动设计过程中，
一般却较多地关注哭力瓤强力鹃作用。 实际土，对予给定的风轮半径，胃戳将升力系数
ＣＬ和隧力系数岛转纯势裙澎的转缀系数ＣＱ稚辘
肉接力系数Ｃｆ川，嚣
Ｃａ；ＣＬｓｉｎ费一Ｃｏｃｏｓ辔 Ｃｒ ２ ＣＬｃｏｓ磐一ＣＤｓｉｎ爹
（３） （４》
其中
◇：辞＋筘
式中球——攻角 廖——襁对予旋转乎蕊的擅惫 毋——位予该攀径处的叶片入漉熊
牧稿礴期：２００６—１２—２２ ＊ｊＥ褒拳囊然辩学蒸金爨鹫矮垂（璞爨编号：３０６３０２３） 嚣晓明 羁志勇
牮戏电力大学能源与魂力工程攀陵教授，１０２２０６魏裘褒 牮北电力大学簏源与动力麓程攀院讲螂博士璧
康传明华北电力大学能源与动力工程学院硕士生
万 方数据
第２期
蕙晓瞒等：大黧矾毫槐组旰片翼黧鼬设计方浚
ｌ擎ｊ
辘２ ０Ａ
３
Ｖｒ肄的翼型分箍
鉴予太登风电叶片长达数十米，翼蘩厚凄的增
豢０
－０．１ ～Ｏ．２ ０搜ｌ ０．２ ０，３ ０．４ ０．５ 毒／ｅ ０，６ ０．７ ０．Ｓ ０。９ １，０
鸯嚣势必念瓣叶片瑷餮、载萄分帮稷糍造成本产生较 大影响。戮此，筒攀媲采取辫时片长囊均鸯增大翼 獭簿度盼改型设计方法驻然不尽合瑾，需舞进一步 研究沿盼背簇向鬓登豹分布翔题。 ３。ｌ斗片设计的结糊系数 根据实际运行经验，国外学者曾针对荣种风电 婶片，浚对应５５％风轮举径瓣畸片长度（ｅ。５５ ｒ／Ｒ》 斑参考德，翔分叶片鹣国外酝城；辩谴予辞穰鬻避翡 内区域以结构特性为塞，而猩靠近叶尖的外区域以 气动特饿为主鳃翼鍪设计方案避行了试验研究。结 果表明，这静方案能番效逮增强许片的结扮强度，鬻 时也可以较好地满足叶片的整体气动性麓的要求。 应籀懑：出予上述鲻分时菏内外嚣域魏方案是 针对特定时片的蕊麓试验撬出，其定义尚不够躜确。 有憋于风电机组的结构形式和基本参数（如功率、风 轮率径、叶片长度等）羞剃很大，弼对考虑到时片一＋ 般是终势缀电橇组静独立部件，蓊要对戴阍题俸进 ～步研究，以形成一种可行的设计方法供叶片设计 过程采用。 通过对大型风嘏时片设诗要求秘方法酶分拼， 针对叶片翼型改逃设计中气动性能与结构强度的矛 蘑，毒必要设立一许盼络构袭数鬈。 翅瞬３魇示，设缀予风耱巢处瓣半径尹鸯