基于Wilson模型的風輪葉片優(yōu)化方法研究.pdf

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

2、優(yōu)化、輔助機構(gòu)優(yōu)化等風輪葉片的優(yōu)化方法，在此基礎上提出了基于Wilson模型的修正弦長和扭角的風輪葉片設計優(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分布模型并考慮風切變影響，建立了用于風力發(fā)電機設計的風速概率密度分布模型，基于葉素理論給定了功率、風速、風能利用系數(shù)、機電效率等參數(shù)，對1.5MW失速型風力發(fā)電機進行結(jié)構(gòu)設計，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軟件對風輪葉片NACA24XX系列和NACA44XX系列7種二維翼型進行了氣動性能分析，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)，為風輪葉片的氣動性能分析提供了基礎數(shù)據(jù)。本文最后以最大功率系數(shù)為優(yōu)化目標，以弦長和扭角為設計變量，以葉尖與輪轂損失F作為補充條件，同時考慮風速的分布，采用基于Wilson法數(shù)學模型并利