基于Wilson模型的風(fēng)輪葉片優(yōu)化方法研究.pdf

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能否正常、穩(wěn)定、高效運(yùn)行的關(guān)鍵在于風(fēng)輪葉片的設(shè)計優(yōu)劣、可靠性高低和性能好壞。葉片的設(shè)計包括氣動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩部分，其中，葉片氣動設(shè)計直接影響其對風(fēng)能的利用率，進(jìn)而影響風(fēng)力機(jī)的發(fā)電效率。因此，分析風(fēng)力機(jī)葉片氣動性能并對其進(jìn)行氣動優(yōu)化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文總結(jié)了國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀、垂直軸風(fēng)輪的特性和優(yōu)勢、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的未來發(fā)展趨勢、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理、結(jié)構(gòu)和類型等，對比總結(jié)了風(fēng)葉優(yōu)化、重疊比優(yōu)化、組合

2、優(yōu)化、輔助機(jī)構(gòu)優(yōu)化等風(fēng)輪葉片的優(yōu)化方法，在此基礎(chǔ)上提出了基于Wilson模型的修正弦長和扭角的風(fēng)輪葉片設(shè)計優(yōu)化方法，梳理了本文的研究內(nèi)容和整體思路。本文首先采用了Weibull分布模型并考慮風(fēng)切變影響，建立了用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計的風(fēng)速概率密度分布模型，基于葉素理論給定了功率、風(fēng)速、風(fēng)能利用系數(shù)、機(jī)電效率等參數(shù)，對1.5MW失速型風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，得到了葉片長度、輪轂直徑、葉片數(shù)、葉尖速比等，選擇了7種NACA系列的翼型作為各截面翼型

3、。本文其次利用Profili軟件對風(fēng)輪葉片NACA24XX系列和NACA44XX系列7種二維翼型進(jìn)行了氣動性能分析，獲取了翼型的升力系數(shù)、阻力系數(shù)、升阻比和力矩系數(shù)與攻角α的變化關(guān)系，在此之上得到了NACA44XX系列和NACA24XX系列的翼型氣動數(shù)據(jù)，為風(fēng)輪葉片的氣動性能分析提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文最后以最大功率系數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)，以弦長和扭角為設(shè)計變量，以葉尖與輪轂損失F作為補(bǔ)充條件，同時考慮風(fēng)速的分布，采用基于Wilson法數(shù)學(xué)模型并利