低风速风力机叶片设计及仿真的研究

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1、摘要论文题目：低风速风力机的叶片设计及仿真研究学科专业：机械设计及理论lIIIIIlUIIlUlIIUUIY2347330研究生：管林啸签名：!童盐监指导老师：刘宏昭教授签名：翌隧鲤我国有较多地区处于风能资源可利用区，也就是低风速风场的地区。利用好这些地区的风能资源，需要发展好低风速风力发电技术。本文在我国西北六地建立了风资源观测站，通过对六地2012年的测风数据的评估分析，得到了该六地都属于低风速风场地区的结论。根据低风速风场的条件以国产某型20KW风力机为基础，重新设计了风力机叶片的主要几何参数，并将设计后叶片数据导入到GH—Blad

2、ed软件中，进行了性能仿真分析，进而为低风速风场下风力机的改进做了一些工作，提出了一点思路。以下是本文的主要工作内容：通过建立风资源观测站，获得了可靠的风资源数据，并编写了风资源评估软件，对原始风资源数据进行统计和分析计算，最终得到了风资源丰富程度的评估结果和l风力机仿真分析所需的一些参数。在叶素一动量理论的基础上，引入Pitt—Peters理论，解决了叶素理论和动量理论术考虑气体质量的不足而导致在动态性能分析上的不足。利用Wilson法对风力机的叶片气动外形主要参数进行了设计。然后再GH—Bladed软件中建立风力机模型，对风力机叶片的

3、气动性能和功率特性做了仿真分析。仿真过程中对比了本文设计的叶片与国产某型叶片的气动性能以及风力机在冰载工况下和非冰载工况下的功率特性对比。通过设计和仿真分析，得出了本文的设计有助于风力机11一卜片在低风速工作区间提高效率，该款风机基本满足低风速风场运行的要求和冰载工况下风力机在低风速下效率明显降低的结论。关键词：低风速；风资源评估；风力机叶片设计；GH—Bladed西安理工大学硕士论文AbstractSubject：SIMULATIONANDDESIGNOFAERODYNAMICSHAPEFORWINDTURBINEBLADEDINLOW

4、WINDSPEEDFIELDSMajor：MechanicalDesignandTheoryAuthor：LinxiaoGuanSupervisor：Prof．HongzhaoLIUsignatureLfH塑血●___________________---。。。。。。。。。。’。。。。一signatureWindenergyresourcesareavailableinmanyareasinourcountry,whichincludelowwindspeedfields．Totakefulladvantageofthesefieldsr

5、equiresdevelopinglowwindspeedpowergenerationtechnology．Inthispaper,thewindspeeddatafromsixnorthwesternareas’observationstationswereassessedandanalyzed．Theanalysisshowedthesesixareasbelongto10wwindspeedfields．Inordertoimprovewindturbineoperatinginlowwindspeedfields，anoptim

6、umdesignofmainparametersforwindturbinebladeswasinvestigatedandsimulatedwithsimulationsoftwareGH—Bladed．Thedesignwasbasedonthedataanalysisandadomestic20KWwindturbine．ThemainworkofthispaperiSasfollows：Observationstationswereestablishedtoobtainreliablewindresourcedata．Anewso

7、ftwareprogramwasmadeforstatisticalanalysis．Basedontheanalysis，therichnessofthewindenergyandacquiringparametersforturbinesimulationwasevaluated。Pitt．．Petertheorywasintroducedonthebasisofbladeelementmomentumtheory．Thissolvedthedynamicanalysisshortagebyapplyingonlybladeeleme

8、ntmomentumtheory,sincethebladeelementmomentumtheorydoesnottakethemassofthefluidintoconsideration