风力机叶片立体图的设计

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1、陈家权,杨新彦.风力机叶片立体图的设计·37·现代设计技术风力机叶片立体图的设计陈家权,杨新彦(广西大学机械工程学院,广西南宁530004)摘要:按照叶片设计的实际过程,在涡流理论设计叶片参数的基础上,提出了一种能在计算机上立体显示叶片截面及结构的设计方法。即基于点的坐标的几何变换理论求解叶片各截面在空间实际位置的三维坐标,基于三维几何建模理论对叶片实体建模。本研究为风力机叶片及其它相似复杂形体的计算机绘图提供了依据,为叶片进一步分析奠定了基础。关键词:风力机叶片;坐标变换;实体建模中图分类号:TP391.7

2、2文献标识码:A文章编号:1001-4551(2006)04-0037-04TheDesignof3DModelofWindTurbineBladesCHENJia2quan,YANGXin2yan(DepartmentofMechanicsEngineering,GuangxiUniversity,Nanning530004,China)Abstract:Accordingtothedesignprocedureofwindturbineblades,computingbladeparametersbase

3、donthevortextheory,akindofnewprogramdesignmethodisofferedtodisplaythesectionand3Dmodelofwindturbineblades.Firstly,thedataoftheairfoilofbladesarerevolvedandconvertedtoformthedataofthe3D2blockbodyofbladesonthegroundofcoordinateconversion.Secondly,the3Dmodelis

4、drawnbasedonthe3Dtheory.Ononehand,themethodprovidesaref2erenceforthedesignofbladesandotheranalogcomplicatedstructures;ontheotherhand,themodelisconvenientforitsanalysis.Keywords:windturbineblades;coordinateconversion;solidmodeling计质量。首先获取各截面叶素数据,然后计算弦长0前言和扭角

5、等主要参数,然后基于点的坐标的几何变换设计风力机时,风轮的叶片设计极为重要。风求出叶片各截面在空间实际位置的三维坐标,最后力机叶片截面形状复杂,不同叶片截面叶素的变化,基于3D建模理论完成叶片计算机3D绘图。不同位置处截面与投影面夹角不同,用二维绘图的1风力机叶片设计主视图、俯视图和侧视图难以直观地表达叶片的空间结构。国内的研究起步较晚,风力机叶片CAD的1.1叶片翼型的选择研究还不够深入,其设计方法和专用软件正处在不断完善之中,专门讨论叶片3D绘图的文献很少,有现代风力机通常是采用三叶片的上风或下风结[1]

6、[2]构。风力机叶展形状、翼型形状与风力发电机的空的文献给出的方法通用性不强;有的文献中提出的设计方法较为复杂,且只实现了线框显示。随气动力特性密切相关。一台好的风力机应当尽量增着各种计算机分析软件的推广应用,风力机叶片的加升力而减小阻力,使之尽量趋于最大值,以增加风3D计算机绘图在某种程度上成为了风力机叶片分力机的风能利用系数。析研究的瓶颈。叶片通常由翼型系列组成。由于叶片根部各翼本研究针对上述情况,介绍一种简单实用的叶型力臂较小,对风力机风轮输出扭矩贡献不大,所以片计算机3D绘图方法,有助于提高叶片CAD

7、的设叶片根部对风力机性能影响较小,主要考虑加工方收稿日期:2005-12-13作者简介:陈家权(1962-),男,工学博士、副教授,主要从事CAE、风力发电设备的研究与开发。·38·Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineVol.23No.42006机电工程2006年第23卷第4期便和强度问题。在尖部采用薄翼型以满足高升阻比标变换。运用齐次坐标的方法,可将三维空间点的几的要求;根部采用相同翼型或较大升力系数翼型的何变换表示为:较厚形式,以满足结构强度的需要。典型运行工况

8、[x′,y′,z′,1]=[x,y,z,1]T(9)56[3]下的雷诺数范围是5×10-2×10。常用的翼型其中,T是4×4阶的变换矩阵,即:有NACA44xx系列、NACA644xx系列和NACA230xxabcp系列等航空翼型;专用翼型有美国的SERI翼型系defqT=(10)列以及NREL翼型系列、丹麦的RISφ2A系列翼型和ghir瑞典的FFA2w系列翼型族。根据不同的设计需要lmns选取翼