【摘 要】
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目前世界各国都面临着能源匮乏和环保方面的压力,寻求和开发可再生绿色资源成为了当今世界的焦点。风能是一种取之不尽、用之不竭的可再生的能源,无论对保护环境还是改善能源结
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目前世界各国都面临着能源匮乏和环保方面的压力,寻求和开发可再生绿色资源成为了当今世界的焦点。风能是一种取之不尽、用之不竭的可再生的能源,无论对保护环境还是改善能源结构方面都有着重要意义,故开发风能利用有着巨大的发展潜力和广阔的应用前景。开发风能的重点是利用风力机把风能转换成电能。叶片是风力机最为关键的构件之一,其设计的好坏直接关系着风能的利用效率和风力发电的经济效益,故风力机叶片气动性能的设计是非常重要的课题。 本文利用目前普遍采用的风力机叶片优化设计方法Wilson方法,通过Matlab软件编制叶片气动设计应用程序,为方便叶片的加工和安装对其扭角和弦长进行了修正,并利用Solidworks软件进行风力机叶片的三维实体建模。利用Gambit软件对单个叶片建立内外流场模型,并采用Size Function(尺寸函数)进行网格划分,通过检查面和体的网格质量EquiAngle Skew均达到0.79以上,网格质量符合要求。设置边界条件后将保存输出的文导入到FLUENT中,模拟和分析叶片在不同湍流模型和不同来流风速下的流场情况,通过输出的速度矢量图、静态压强图和力矩,计算出叶片的输出功率和风能利用系数,可清晰看出叶片不同状态下的风能利用效率。鉴于目前的叶片均是采用航空翼型,风能利用率较低,利用集成设计理论设计出的新叶片,在12m/s的额定风速下分别对新旧叶片进行了气动性能分析,对其输出的曲线图和流场进行分析和计算得知,经集成设计的叶片风能利用率可达到0.361,输出功率达到1.49MW,与1.5MW的设计功率误差仅为0.25%,故设计的风力机叶片很好的满足了总体性能指标。
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