风电叶片气动外形的数值模拟与修复研究

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1、风电叶片气动外形的数值模拟与修复研究Numericalsimulationandrehabilitationofaerodynamicprofileofwindturbineblades工程领域：电气工程作者姓名：袁渐超指导教师：方红伟副教授企业导师：徐海东天津大学电气自动化与信息工程学院2017年12月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡

2、献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着世界各国风电技术的快速发展，叶片的维修成本逐年增加。由于修复原则涉及到技术保密问题，国外知名叶片生产公司从不对外公布其修复原则，

3、导致国内经常出现二次维修，多次维修，甚至叶片报废等情况的发生。于是，国内叶片生产公司根据叶片的设计方法，制定了一种结构性修复原则，但该原则存在较多缺陷，导致卖给国外的叶片经常出现二次维修的问题。本文重点研究了45.3型叶片损坏和修复状态的气动性能，并结合实测数据分析，推导出气动性修复原则的基本要求，所开展的主要工作包括：首先，研究了叶片设计的基本理论，采用常见的流体力学计算软件FLUENT，进行45.3型叶片的数值模拟，并结合实测数据分析，确定45.3型叶片损坏和修复状态的数字模型。同时，挑选出对于发电效率有明显作用的典型翼型截面。其次，采用二维流场分析，对典型翼型

4、截面的各个不同状态进行数值模拟，得到不同状态下的应力云图和速度云图，进而推导出气动性修复原则的适用区域和基本要求。然后，运用45.3型叶片的实例来验证气动性修复原则的基本要求是否能够有效地提高修复叶片的发电效率，进而考证气动性修复原则的有效性和可行性。最后，通过在56.5型叶片上分别模拟损伤状态和采用气动性修复原则修复状态的电量输出功率，来印证气动性修复原则的通用性。关键词：叶片设计，数值模拟，空气动力学，修复原则IABSTRACTWiththerapiddevelopmentofwindpowerindustryallovertheworld,themainten

5、ancecostofbladesincreasesyearbyyear.Becausetherepairprincipleinvolvesthetechnicalsecretquestion,theoverseaswell-knownbladeproductioncompanyhasnotannounceditsrepairprinciplepublicly.Itcausestwotimesormoretimestorepairtheblade,eventhescrap.Theprincipleofstructuralrehabilitationhasbeenfor

6、mulatedbydomesticproductioncompany,whichbasedontheautonomicdesignmethodofblades.Buttherearemanydefectsintheprinciple.Bladessoldabroadoftenhavetworepairs.Inthispaper,theaerodynamicperformanceof45.3typebladedamageandrepairstateisstudied,withbasedonthemeasureddataanalysis.Then,thebasicpri

7、ncipleofaerodynamicrehabilitationisderived.Themainworkcarriedoutincludes:Firstly,numericalsimulationof45.3typebladeiscarriedout,bystudyingthebasictheoryofbladedesignandusingfluidmechanicscommoncalculationsoftwareFLUENT.Accordingtothemeasureddataanalysis,thenumericalmodelof45.3typebla