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《风力机翼型气动特性对叶片性能的影响分析 白井艳》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、中国工程热物理学会流体机械学术会议论文编号：117020风力机翼型气动特性对叶片性能的影响分析白井艳1,3杨科1,3刘强1,2黄宸武1,2张磊1,3徐建中1,3（1.中国科学院工程热物理研究所，北京100190）（2.中国科学院研究生院，北京100190）（3.中国科学院风能利用重点实验室，北京100190）Tel：010-82543039E-mail：baijingyan321@126.com摘要：本文通过理论公式和实际叶片计算两种方式分析翼型气动特性对叶片性能的影响，取升力系数和升阻比两个因素，对叶
2、片根部和叶片尖部翼型的气动特性曲线进行八种改变，结合使用FOCUS计算软件计算风力机叶片性能的变化。通过分析叶片的输出功率、轴向推力和极限载荷，得出翼型具有高的升力系数和高升阻比都对提高叶片输出功率有一定的作用，但是升力系数的作用更加显著；升力系数同样对载荷的影响比阻力系数更大。对风力机来说高性能的外侧翼型应该具有高的设计升力系数、高的升阻比，要限制翼型的最大升力系数，低的前缘粗糙不敏感性。内侧翼型主要考虑结构特性，具有高的设计升力系数以减小叶片的重量。关键词：气动特性极限载荷轴向推力TheAerody
3、namicCharacteristicofAirfoilEffectsonWindTurbineBladeBAIJing-Yan1,3YANGKe1,3LIUQiang1,2HUANGChen-wu1,2ZHANGLei1,3XUJian-Zhong1,3（1.InstituteofEngineeringThermophysics,ChineseAcademyofSciences,BeiJing100190）（2.GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,
4、BeiJing100190）(3.KeyLaboratoryofWindEnergyUtilization,ChineseAcademyofSciences)AbstractInthispaper,modifyingtheaerodynamiccharacteristicoftheoutboardandinboarddairfoilofwindturbinebladebasedonorthogonalmethod.UsingtheFOCUSsoftwaretocalculatecharacteristi
5、cdifferenceofwindturbineblade.Accordingtotheresults,theliftcoefficientandCl/Cdofairfoilscanhelpincreasethepowerofwindturbineblade.Buttheliftcoefficientismoreimportant.Keywords:Aerodynamiccharacteristics，UltimateloadAxial-force0前言风电叶片是由翼型沿其展向叠加而成，翼型的性能直接影
6、响风电叶片的输出功率，分析翼型气动特性对叶片性能的影响非常必要。随着风电行业的发展，设计优化高性能的风力机专用翼型成为风电行业发展中一项重要的研究内容，但是如何设定高性能翼型的目标还需要进行相关的研究分析。理想的风力机翼型要求在气动和结构上都具有良好的性能，以往对风力机翼型气动特性的要求是具有高的最大升力系数，高的最大升阻比及相应的结构特性。而通常翼型的气动与结构特性是相互制约的，比如高的升力系数能够提高叶片的输出功率，但也会增加叶片的载荷。因此需要分析翼型的气动性能对叶片性能的影响，包括气动与结构的影
7、响，为确定翼型设计目标提供分析基础。本文以升力系数和升阻比两个因素，对实际叶片的根部和尖部翼型气动数据进行相应变化，对结果进行气动和载荷分析。1.理论及计算分析由动量叶素理论可知，风轮平面dr圆环上的功率为公式（1）:（1）又知，得到（2）则功率的变化如公式（3）所示：（3）其中从上述公式中可知，风轮平面dr圆环上功率的变化量不仅与翼型的升力系数和阻力系数有关，还与叶片的入流角Φ有关，而流入角又与叶片的扭角、来流风速和叶片旋转速度有关。因此为分析翼型升力系数和阻力系数对叶片功率的影响需要先确定叶片的入流
8、角。为此本文选用实际的42.8m直驱变桨型风力机为基础，先选取特定点：叶片展向35.17m位置的DU93-W-210翼型，运行在设计攻角6°，其升力系数为1.2163，升阻比为143.09，此时叶片的设计扭角为0.267076°，则入流角Φ为6.267076°。经计算，结果如下：当升力系数增加4%，升阻比不变时，功率增加4%；当升力系数不变，升阻比增加4%时，功率增加0.2614%；当升力系数减小4%，升阻比不变时，功率减小4%；当升力系数
