【摘 要】
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风机的叶片由若干翼型组成,各种具有较优气动性能的翼型优化组合在一起,风轮的气动性能才能得到最佳的发挥。所以了解和分析风机翼型的气动特性对风机整体气动性能系统分析显
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风机的叶片由若干翼型组成,各种具有较优气动性能的翼型优化组合在一起,风轮的气动性能才能得到最佳的发挥。所以了解和分析风机翼型的气动特性对风机整体气动性能系统分析显得尤为必要。目前,国内风电整机制造企业都是直接购买国外的叶片设计方案,而且在风机载荷计算过程中,企业也对风机叶片翼型的数据进行了加密处理。针对以上的问题,本论文主要针对风机新翼型及其气动性能进行研究。论文主要研究工作包括:①分析现有风机翼型几何表达方式,包括无量纲化处理、弦长、厚度、弯度等;明确论文需要分析的气动特性参数,包括升阻力特性和俯仰力矩特性,并重点探讨了对风机翼型气动特性有重要影响的失速性能。②广泛收集和分析了现有的风机专用翼型,并以NACA经典翼型在风机上的应用为基础,对比分析了各风机专用翼型的几何特点、气动特性和适用机型。③对适用于风机翼型的低雷诺数翼型设计分析软件进行研究,探讨Javafoil、Profil、Xfoil软件的优缺点和适用范围;并研究了国际上广泛用于风机翼型设计分析的Xfoil软件;利用Xfoil对瑞典航空学院研制的FFA-W3-211、FFA-W3-241和FFA-W3-301风机翼型进行气动特性分析,并与获得的实验数据对比,验证其计算模型的可行性和可靠性;进一步利用FFA-W3三翼型的气动数据,研究了翼型几何以及雷诺数对风机翼型气动性能的影响。④详细分析现有可用于风机翼型设计分析的计算模型,提出了每套计算模型的优缺点;提出利用非粘性和粘性方法结合,单向耦合方法求解风机翼型气动特性;并利用非粘性面元法和粘性边界层方法建立风机翼型气动分析模型。⑤以实验室搭建的风机系统分析平台为依托,嵌入风机翼型设计分析模块;利用Visual Studio 2003实现平台的搭建和风机翼型设计分析模块的界面设计;同时用C/C++实现翼型几何表达和风机翼型气动计算模型搭建;对模块进行算例分析,结果与Xfoil及获得的实验结果进行对比,验证了设计界面的可行性和模型计算结果的可靠性。
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