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1、专题报导风力机叶片设计与建模!!""田会方"曾琴琴"黄超!#武汉理工大学机电工程学院武汉$%&&’&"#武汉第二船舶设计研究院武汉$%&&’&摘要(根据叶片的特点，通过点的坐标的几何变换理论，采用)*+,*-软件求解叶片各截面在空间实际位置的三维坐标；并利用./012的三维造型功能，以!!34风力机叶片为例，对叶片进行实体建模，为叶片进一步分析奠定基础。关键词：风力机叶片叶素坐标变换三维建模中图分类号：+56%文献标识码：*文章编号：!&&&7$8869"&&8:&%7&&&;7&%风力机叶片是风力机的重要
2、部件之一，它直接影状参数；!,为升力系数，由图"取升阻比!,+!>最佳响着风力机的性能。不同叶片截面叶素不同，不同位置值，再由最佳值在升力、阻力与迎角!的图上查取；*处截面与投影面夹角各异C!D，用二维绘图得到的主、为风轮的叶片数，此处取*B%。俯、侧视图难以直观地表达叶片的空间结构。!#$叶片的实际安装角#&随着数值模拟技术的发展，风力机的气动模拟计叶片(&处的叶片实际安装角#&9单位为9?::应为算、振动模拟计算都对风力机的三维造型提出了更高相对迎风角$&减去叶片的平均迎角，即：的要求。本文采用./01
3、2%#&三维造型软件，介绍一种#&’$&,!G9%:操作简单、修改方便、通过EFE文件传递数据一次整体式中：$&为叶片(&处所对应的叶片相对迎风角，由文成型的风力机叶片三维实体建模方法。献C%D查得；!G为叶片的平均迎角。其中叶片的平均迎角为：!风轮叶片具体尺寸的确定!GB!&K9!,1-,:9!K%1"L:9$:!#!!!34风力机叶片设计参数式中：!&为升力系数为零时的叶片迎角，通常为负值，叶片：三叶片扭曲，可变桨距，翼型@*A*$$!"（如此时!&B7$?；"L为展弦比，翼展的平方与翼的面积图!所示）
4、；风轮直径：!!G；起始风速：%G1H；额定风之比，即"LB""1.M；-,为升力曲线平均斜率，即-,B速：6G1H；停机风速："&G1H；风轮额定转速：6%#;/19!,GNF7!,9&::19!,GNF7!&:。GIJ；尖速比："B;。通过查表及以上各式的计算，可以确定叶片各个!#"叶片从转动中心至叶尖不同位置的尖速比参数，进而几何形状也确定了，同时叶片的实际安装角"B"""$19;&%:是叶片尖端线速度与风速的比。#&也可确定。风力机叶片参数可参考表!所示。叶片从转动中心至叶尖不同半径处的尖速比"&为
5、：同时风力机叶片二维示意图可参考图%所示。"&’"9(&1":9!:"坐标变换式中："&为叶片从转动中心至叶尖不同半径处的尖速比；(&为叶片从转动中心至叶尖的不同半径，G。图形变换的实质!<&!#%叶片从转动中心至叶尖不同半径处的剖面翼型是对组成图形的各个弦长)顶点进行坐标变换，!&&&为了使设计的叶片在接受空气动力时能平均地分通常情况下采用矩阵><&!配到整个叶片上，叶片不仅需要扭矩，还需要有不同的变换的形式C$D。由于1,!&翼型弦长，以满足叶片各处有相同的升阻比，取得较高的接受风能的效率C"D。从转动
6、中心至叶尖不同半径(&=<&处的叶片翼型弦长)&为：=!&&)&B9(&!A:19!,*:9":=!&=<&与迎角!的关系曲线收稿日期："&&6年8月!!""#$%机械制造!"卷第#$#期专题报导>?@ABC!&&!&-DE>?BFGHI!,JBGKFAB>HK@FL&!+"!*JBGKF>M
7、ENBL&#!(&1*!=,)&’=*-,))--=---!)!!’1*&=(-*+=(,’))--=---!%%1(+=%,,&-=,)’))--=---./0123431567!’!1(’=-%’&!=-*!))--=---#图)叶片各叶素分布图!&)1))=(,%&(=!’’))--=---利用.E@86中的高级曲面功能即可#图%风力机叶片二维叶素位置示意图#图!"#$文件示意图直接读入记录有数据点信息的"#$格式文件，自动混合成曲面模型，封闭模型后，即可转换为表&风力机叶片参数实体模型。"#$文件是
8、.E@86中的一种曲线文件格式，!$899%$899!$8:;<其主要功能就是通过一个截面中的两点定义一条直&))--’)-1’=-*线，两个以上的点定义一个样条，也可以同时定义不同’)---’+-1&=!*%!)--%&-1-=(*截面上的曲线，而且可以重新定义由文件创建的基准!!---%%--=’%曲线，也可以通过裁剪或分割其它曲线来生成"#$文)%)--%)-&=)%件。(%---%,-%=’%为了生成闭合
