2MW風力機葉片優(yōu)化設計及其關鍵性能仿真研究.pdf

1、隨著人類文明的不斷發(fā)展，工業(yè)科技水平的不斷提升，人類對能源需求的巨大增加，清潔能源越來越受重視，其中，風能是最理想的選擇之一。近幾年來，風電產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)外的迅速發(fā)展，促成了風電設備制造業(yè)的空前繁榮。風力機葉片作為風電機組的核心部件，受到國內(nèi)外相關行業(yè)以及研究機構的加倍關注。可由于國內(nèi)風力機葉片的研究起步比較晚，理論創(chuàng)新和技術環(huán)節(jié)薄弱，特別是兆瓦級以上的風力機葉片，主要靠引進國外技術。因此，急需自主開發(fā)與研究兆瓦級風力機葉片，掌握其設計與制

2、造技術，以實現(xiàn)風機自主設計與生產(chǎn)的目標。
　　本文以2MW風力機葉片為研究對象，對其外形進行優(yōu)化設計及其風輪的相關性能特性進行仿真研究。主要完成以下工作:
　　(1)通過Wilson法和Glauert法分別計算出葉片各截面的最佳軸向誘導因子a和周向誘導因子b，將兩種結(jié)果進行比較即可表現(xiàn)出Wilson法的優(yōu)越性。再根據(jù)片條理論計算出葉片的初步外形數(shù)據(jù)，利用Matlab軟件對初步外形數(shù)據(jù)進行優(yōu)化修整處理，得到葉片外形的最終數(shù)據(jù)。

3、
　　(2)利用Profili軟件選擇符合要求翼型，并在NACA軟件中得到截面的二維坐標原數(shù)據(jù)，再利用EXCEL軟件將二維坐標原數(shù)據(jù)計算處理為三維坐標實際數(shù)據(jù)，并采用SolidWorks軟件建立風力機葉片的實體模型。
　　(3)在葉片模型建好后，再次利用Wilson法對實際葉片的軸向誘導因子a和周向誘導因子b進行核算，獲得實際葉片真實的氣動數(shù)據(jù)。對風輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的剛性模型進行運動學及動力學分析，計算得到其理論上的輸入轉(zhuǎn)矩、風輪

4、旋轉(zhuǎn)角速度、風輪功率及風能利用系數(shù)的變化數(shù)據(jù)，初步驗證葉片設計的可行性、合理性，并為仿真提供輸入數(shù)據(jù)。
　　(4)利用ADAMS/Controls和MATLAB/Simulink的聯(lián)合仿真對風輪的風能利用性能進行仿真分析，得出風輪輸入轉(zhuǎn)矩、低速軸的反轉(zhuǎn)矩、風輪旋轉(zhuǎn)角速度、風輪功率和風輪風能利用系數(shù)隨風速的變化曲線，驗證葉片設計是否滿足要求。
　　(5)在ANSYS軟件中建立風力機葉片模態(tài)分析模型，并對其進行模態(tài)分析，得出風力