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柔性风力机翼型气动设计与分析

刘瑶  
【摘要】:近年来,随着科学技术的飞速发展,国内外风电市场中风电机组的单机容量不断增大,作为风力发电系统重要组成部分的风力发电机叶片,亦随之不断趋于大型化。然而,叶片的大型化在使风力机单机容量增大的同时,也带来了一系列亟待解决的问题,如叶片的柔性化、安装运输及运行维护费用及制造成本的增加。要想获得最大的经济效益就要综合考虑各方面的因素;尤其是叶片的柔性化,在大型风力机叶片的设计中成为一个不可忽视的必须要考虑问题。 基于此,提出柔性自适应风力机叶片的设计思路,使设计的叶片对应不同的风况能够主动调节自身的空气动力型面,以保持最佳的工作状态。 文中参照风筝、帆船的帆的作用机理,提出帆翼式柔性风力机叶片的设计方案。从二维翼型着手,对此种0厚度叶片翼型的气动性能进行了理论分析,得出了翼型的载荷和变形特性。建立0厚度翼型模型,基于薄翼理论采用面涡法编写计算程序求得翼型气动性能的势流解,结合CFD方法给出了势流理论的适用范围,并分析了其气动性能的影响因素,同时对给定翼型进行了初步的模态分析计算,为流固耦合研究奠定了基础。在此基础上提出了帆翼式柔性风力机叶片翼型的优化设计方案。


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