5kW風力機葉片結構設計與優(yōu)化研究.pdf

1、隨著風能利用的迅速增長,風力發(fā)電技術受到廣泛關注,而葉片作為風力發(fā)電機的關鍵部件,其研究越來越受到重視,為此世界各國都在積極研究開發(fā)新的翼型,中國也不例外。我國的風力發(fā)電技術與國外相比還存在一定的差距,因此本文就5kW風力機的葉片進行研究,主要研究內容如下:
　　1、根據(jù)現(xiàn)有的風力機葉片設計理論,在考慮葉尖損失和阻力影響的情況下,選用Wilson設計模型,首先通過MATLAB軟件編程計算獲得沿葉片半徑不同截面處的扭轉角和弦長;然后

2、通過Profiling軟件獲得翼型坐標數(shù)據(jù),并基于點坐標的幾何變換,求得各葉素上點的空間實際坐標;最后通過Pro/E軟件繪制葉片的三維模型。
　　2、基于節(jié)省材料和成型工藝難易的考慮,葉片選擇D型結構的空心形式。首先對葉片進行受力分析,在量化載荷的基礎上,假設葉片不發(fā)生自激振動,根據(jù)葉片的受力特點并在滿足強度要求的前提下通過MATLAB編程對其鋪層厚度進行計算,確定合理的鋪層結構;其次,基于葉片的實體模型通過ANYSY軟件中的殼單

3、元確定葉片的空心模型及D型結構形式;最后,運用ANYSY軟件對葉片進行靜力分析和模態(tài)分析。通過靜力分析驗證葉片結構設計是否合理,由模態(tài)分析可獲得葉片的固有頻率和在受力情況下的頻率及振動形態(tài)。
　　3、基于模態(tài)分析結果,選取結果中的第一階振型作為研究對象。首先,對葉片變形較大部位的翼型進行氣動分析,比較葉片變形前后的翼型氣動性能變化;其次,對葉片變形前后的三維流場進行氣動分析,比較葉片變形前后的整體氣動性能變化及風能利用率情況。