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现代风轮叶片的优化设计方法

时间:2023-06-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:现代风轮叶片设计既要考虑最佳空气动力学形状,又要考虑强度要求及经济性,图6-34和图6-35反映了不同风力机设计的叶片结构。风轮叶片的展弦比比机翼的高很多,只有高性能的滑翔机机翼才采用如此大的展弦比。风轮叶片靠近叶尖的区域,相对厚度为15%~12%之间。叶片的梢根比差异较大。在绝大多数的条件下,叶尖速比选择接近于7,因而接近最佳气动性能值。如MOD-2风轮采用部分叶片变桨控制;MOD-5A则采用副翼控制。

现代风轮叶片的优化设计方法

现代风轮叶片设计既要考虑最佳空气动力学形状,又要考虑强度要求及经济性,图6-34和图6-35反映了不同风力机设计的叶片结构。一般而言,叶片材料在设计中非常关键,例如玻璃纤维有较强的可塑性,比传统试验风力机采用的金属材料,更加容易构造出接近最佳空气动力学叶片的形状。

风轮叶片的展弦比比机翼的高很多,只有高性能的滑翔机机翼才采用如此大的展弦比。这样纤细的叶片在空气动力学性能上比较理想,但往往不能满足强度和刚度的要求。

叶片厚度与弦长比(相对厚度)的选择必须考虑叶片的强度和刚度因素。风轮叶片靠近叶尖的区域,相对厚度为15%~12%之间。而靠近轮毂的叶片,离轮毂越近,叶片越厚。

叶片的梢根比差异较大。梢根比越大,靠近叶尖部的叶片越宽,因而可以在部分负荷范围内提高风轮利用系数,增加起动力矩

采用气动性能比较优越的叶尖形状,可用来降低噪音。但实际上,非常规叶尖形状还没有取得令人满意的性能效果。

在三叶片风轮中,如图6-34所示,叶片不管是采用变桨控制还是失速控制,均具有大的展弦比。在绝大多数的条件下,叶尖速比选择接近于7,因而接近最佳气动性能值。叶尖速比与噪音有关,经验显示,当叶尖速超过70m/s时产生较大噪音。(www.xing528.com)

大型两叶片试验风轮呈现出相对较宽的叶片几何形状,如图6-35所示。叶尖速比为9~10,梢根比变化较大。变桨控制方法在风力机之间有所不同。如MOD-2风轮采用部分叶片变桨控制;MOD-5A则采用副翼控制。

图6-34 三叶片风轮的叶片结构

图6-35 两叶片风轮的叶片结构

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