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风轮叶片翼型厚度对功率输出特性影响的实验研究

王丽丽  
【摘要】: 在内蒙古农业大学新能源技术研究所浓缩风能型风力发电机专用风轮的实验和普通型叶片设计的研究基础上,以研究风轮叶片变形对输出功率的影响为目的,运用气体动力学理论,设计出100W风力发电机3叶片风轮---直径为1.7m的三种叶片(A叶片、B叶片、C叶片翼型厚度从叶根厚度相同,从第四个截面开始厚度不同),将以上三种叶片分别安装在安装角为10°和30.5°的两种轮毂上,得出六种风轮,采用车载法进行功率输出特性对比实验,研究叶片翼型厚度变化和轮毂安装角变化对功率输出特性的影响。 实验结果表明:A叶片、B叶片和C叶片在安装角为10°的轮毂上的启动风速分别为5.5m/s、6.9m/s和3.2m/s;A叶片、B叶片和C叶片在安装角为30.5°的轮毂上的启动风速分别为3.0m/s、1.6m/s和2.5m/s。当安装在相同安装角的轮毂时,C叶片风轮在高风速段的输出功率特性优于B叶片风轮和A叶片风轮,而在低风速段区别不大。同时,A叶片、B叶片在不同轮毂安装角时,安装角为30.5°时的功率输出特性优于安装角为10°时的功率输出特性。C叶片在安装角为10°的轮毂上在低风速段较安装角为30.5°时的输出功率增加,在安装角为30.5°的轮毂上在高风速段高于安装角为10°时的输出功率。 从降低成本的角度,可以考虑在叶片根部及中部采取B翼型及A厚度的翼型,在对功率输出产生很大影响的叶片中部和尖部采取增加厚度翼型。在变浆距风力发电机运行时,在低风速段使用小安装角,当风速增高到一定值时,使用大的安装角,增加机组功率输出。因大安装角时,风轮失速性能不明显,当风速超过一定范围后,将叶片攻角变大,也就是调小安装角,使风轮进入失速状态,可以起到保护风力发电机叶片,发电机的作用。


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