1kw户用风力发电机的叶片设计及试验

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1、第26卷第5期可再生能源Vol.26No.52008年10月RenewableEnergyResourcesOct.20081kW户用风力发电机的叶片设计及试验包道日娜，刘志璋，田瑞（内蒙古工业大学能源与动力工程学院，内蒙古呼和浩特010051）摘要：采用Wilson叶片优化设计模型系统地设计了1kW户用风力发电机叶片。采用新型虚拟仪器测试平台，对装有叶片模型的1kW户用风力发电机的运行参数进行采集、分析、处理，为风力发电机叶片的进一步优化设计提供了重要的科学依据和实践经验。关键词：叶片；气动设计；性能测试中图分类号：TM83文献标志码：B文章编号：1671-5292（2008）05-0

2、090-03Designingontherotorbladesof1kWhouseholdwindturbineandexperimentalstudyonitsperformanceBAODao_rina，LIUZhi-zhang，TIANRui（InnerMongoliaUniversityOfTechnology,Huhehaote010051,China）Abstract：Thepaperintroducedthesystematicaldesignoftherotorbladeof1kWhouseholdwindturbinethroughtheWilsonmethod.Vir

3、tualInstrumentsisusedtotestthesampleturbineof1kWhouseholdturbine,togatherandanalyzeaswellastodealwiththeturbineparameters.Itcanofferimportantscientificbasisandpracticalexperienceforfurtheroptimizationdesignofrotorblade.Keywords：Blade;Aerodynamicdesign;performancetest0引言目前用于发电的1kW风力机多数属于高速叶轮是风力发电机

4、最主要的部件，它由叶片和风力发电机，叶尖速比λ0＞5，一般叶片数取2~3。轮毂组成。叶片应具有良好的空气动力外形，在气流三叶片的风力发电机的运行和输出功率较平稳，作用下能将风能转换成机械能，再通过齿轮箱增速，所以本设计采用三叶片，即N=3。驱动发电机发电。叶片气动特性的优劣是风力发电1.1.2直径D机运行的关键，其设计需要花费大量的时间和精风轮直径可由下列公式进行估算：2力，却很难得到最佳的设计方案。本文根据风力机1D3P=Cpρπ（）Vη1η224的额定功率，以叶轮功率数值计算为依据，对14PkW户用风力发电机叶片进行了优化设计，并采用D=≈2.8m13软硬件组态的新型虚拟仪器测试平台

5、，对样机进姨2ρπVCpη1η2行了参数采集、分析、处理和性能的评估。式中：P———风力发电机输出功率，W；1叶片的设计V———风力发电机设计风速，m/s，在此取1.1叶片气动外形设计V=10m/s；叶片的外形设计包括确定叶片数N、风轮直D———风轮直径，m；径D、叶片各剖面的弦长C、叶片的安装角θ和各Cp———风能利用系数，在此取Cp=0.32。剖面的翼型。1.1.3弦长C和安装角θ1.1.1叶片数N叶片各剖面的弦长C和安装角θ是采用收稿日期：2007-11-13。作者简介：包道日娜（1976-），女，讲师，博士研究生，主要从事风力发电技术方面的研究。E-mail：bdrn125@16

6、3.com·90·包道日娜，等1kW户用风力发电机的叶片设计及试验Wilson气动模型设计确定的。当设计状态选定后，1.3风轮与发电机的匹配将叶片沿半径方向等分成10个剖面，用VB计算如果风轮与电机匹配得不好，就会降低整机机语言编制程序计算出10个剖面的轴向干扰因的输出特性，甚至使风力发电机不能正常工作。试子a、切向干扰因子b和梢部损失系数F，再根据验中采用的发电机额定功率为1kW、额定转速为取升阻比最大点的原则，查NACA4412翼型手500r/min的三相交流永磁发电机。将发电机的特册，可以得到各剖面的攻角α、升力系数CL和阻性曲线与按机电效率η1，η2折算的输入特性曲线力系数CD。

7、将所得到结果代入以下3式：绘制到风轮的功率—转速曲线上，就可以比较它α=φ-θ（1）们的匹配情况（图2）。1-a1tgφ=（2）1+bλ2BCCL（1-aF）aF8πsinφ=2（3）r（1-a）cosφ得到各剖面的入流角φ、安装角θ、弦长C（表1）。表1Wilson方法外形计算结果表Table1Thecalculationresultofbladeparameters截面与转轴距离弦长入流角攻角安装角截面序号mmmm°°°1170