翼型风力机叶片的设计与三维建模论文

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1、甘肃机电职业技术学院现代装备制造工程系毕业论文翼型风力机叶片的设计与三维建模姓名：王成寿学号：142000848班级：G142701年级：2014级指导老师：杨欣摘要风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×10^9MW，其中可利用的风能为2×10^7MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面等，而现在，人们感兴趣的是如何利用风来发电。把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转

2、，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。本课题研究水平轴风力发电机的叶片设计、实体建模。主要任务如下：1.编制叶素轴向、周向速度诱导因子、最佳弦长及扭角的计算的界面程序；2.根据程序计算并绘制风力机叶片弦长随叶片展向长度的变化曲线；3.根据程序计算并绘制风力机叶片扭角随叶片展向长度的变化曲线；4.将所设计的叶片的三维模型的进行实体建模。关键词：风力发电，风力机叶片，三维建模0目

3、录摘要11、综述11.1、风力机简介11.2、风力机简史11.3、风力机的特点21.4、风力机的基本原理21.5、风力机的构成和分类31.6、风力机存在的问题31.7、本课题的背景目的及主要工作42、风力机设计理论62.1、翼型基本知识62.2、叶片设计的空气动力学理论72.2.1、贝茨理论72.1.2、叶素理论82.1.3、动量理论92.3、风力机的特性系数102.3.1、风能利用系数Cp102.3.2、叶尖速比λ102.4、翼型介绍112.4.1、翼型的发展概述112.4.2、NACA翼型简介113、风力机叶片的设计133.1、风力机叶片的外

4、形设计133.1.1、叶片设计的总体参数133.1.2、确定风轮直径D133.1.3、翼型弦长计算143.1.4、叶片重要参数的选取143.2、叶片优化设计的计算程序编制16II3.3、VB编程计算翼型参数163.3.1、风力机设计参数163.3.2、需要计算的参数163.3.3、VB程序界面173.3.4、运行结果174、利用Solidworks三维建模194.1、NACA4412翼型相关数据194.2、模型展示205、总结25参考文献26致谢27II1、综述1.1、风力机简介风力机，将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以

5、太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。许多世纪以来，它同水力机械一样，作为动力源替代人力、畜力，对生产力的发展发挥过重要作用。近代机电动力的广泛应用以及20世纪50年代中东油田的发现，使风力机的发展缓慢下来。70年代初期，由于“石油危机”，出现了能源紧张的问题，人们认识到常规矿物能源供应的不稳定性和有限性，于是寻求清洁的可再生能源遂成为现代世界的一个重要课题。风能作为可再生的、无污染的自然能源又重新引起了人们重视。1.2、风力机简史风车最早出现在波斯，起初是立轴翼板式风车，后又发明了水平轴风车。风车传入欧洲后，15世纪在欧洲已得到广泛应用

6、。荷兰、比利时等国为排水建造了功率达66千瓦（90马力）以上的风车。18世纪末期以来，随着工业技术的发展，风车的结构和性能都有了很大提高，已能采用手控和机械式自控机构改变叶片桨距来调节风轮转速。风力机用于发电的设想始于1890年丹麦的一项风力发电计划。到1918年，丹麦已拥有风力发电机120台，额定功率为5～25千瓦不等。第一次世界大战后，制造飞机螺旋桨的先进技术和近代气体动力学理论为风轮叶片的设计创造了条件，于是出现了现代高速风力机。1931年，苏联采用螺旋桨式叶片建造了一台大型风力发电机，风速为13.5米/秒时,输出功率达100千瓦,风能利用

7、系数提高到0.32。在第二次世界大战前后，由于能源需求量大，欧洲一些国家和美国相继建造了一批大型风力发电机。1941年，美国建造了一台双叶片、风轮直径达53.3米的风力发电机，当风速为13.4米/秒时输出功率达1250千瓦。26英国在50年代建造了三台功率为100千瓦的风力发电机。其中一台结构颇为独特，它由一个26米高的空心塔和一个直径24.4米的翼尖开孔的风轮组成。风轮转动时造成的压力差迫使空气从塔底部的通气孔进入塔内，穿过塔中的空气涡轮再从翼尖通气孔溢出。法国在50年代末到60年代中期相继建造了三台功率分别为1000千瓦和800千瓦的大型风力

8、发电机。现代的风力机具有增强的抗风暴能力，风轮叶片广泛采用轻质材料，运用近代航空气体动力学成就，使风能利用系数提高到0.45左右，用微处