叶片气动设计原则及指标要点

风轮叶片开发的首要任务是进行气动设计，设计内容主要包括气动外形的设计和气动性能分析计算等。

在确定额定风速（根据风力机预计工作的风电场的风况资料确定）后，叶片的气动设计过程大致如下，首先要根据风力发电机组的总体性能要求（如风力机的功率、各系统的效率等）以及当时的技术水平确定风轮的功率系数C_P，再确定叶片的初始参数，包括风轮直径D（叶片长度L_b）、叶片数N、风轮转速Ω、叶尖速比λ、选定翼型，并设计叶片翼型的弦长及扭角分布等。

气动设计的主要任务是确定叶片的气动外形，应用空气动力学基础理论并结合叶片的结构和工艺要求，形成沿叶片展向的截面形状。气动设计的基本思想是主要考虑叶片各叶素输出功率最大的外形设计原则。

气动设计通常需要确定以下设计参数或指标：

1）设计风速：设计风速是叶片设计的重要基础，包括额定风速、切入风速、切出风速以及相应的湍流条件等。

2）气动性能指标：气动设计需要确定叶片的气动特性，如风能利用系数C_P、推力系数C_T、力矩系数C_M等指标。(www.xing528.com)

3）外形尺寸：气动设计应提供反映气动外形的结果，如翼型的弦长、扭角及其厚度沿叶片展向的分布，以及所用翼型的基本数据等。

4）气动载荷：根据气动设计结果，需要考虑各种载荷情况的定义，并提供叶片的气动载荷详细分析与计算数据。

5）使用条件：叶片的气动设计应明确规定叶片的适用条件，如风速和功率范围等参数。无论定桨距还是变桨距叶片，都要求其运行风速范围尽可能宽。对于变桨距叶片，还需要给出叶片的变桨距范围。

对于基本确定的叶片气动外形，还需要进行详细的气动性能分析计算。叶片的设计方法很多，以下介绍几种常用的方法。