水平轴风机叶片技术发展概述.pdf

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1、第31卷第4期能源技术VO1．31No．42010年8月ENERGYTECHNOLOGYAu舀2010水平轴风机叶片技术发展概述顾荣蓉，蔡新。朱杰，潘盼，范钦珊。(1．河海大学工程力学系，南京210098；2．金陵科技学院建筑工程学院，南京211169；3．南京工业大学力学部，南京211800)摘要：综述了目前水平轴风电叶片在气动设计、结构设计和材料方面的发展现状；分析了叶片外形、结构设计和叶片材料的进展；指出了风电叶片技术未来的发展趋势，并对我国风电叶片产业提出了一些相关的建议。关键词：风电叶片；气动

2、设计；结构设计；叶片材料中图分类号：TK83文献标志码：A文章编号：1005-7439(2010)04-0213-03OverviewofTechnicalDevelopmentforHorizontalAxisWindTurbineBladeGURong-rong1-一，CAIxin1，ZHUJie1。PANPan，FANQin-shan~(1．DepartmentofEngineeringMechanics，HohaiUniversity，Nanjing210098，China；2．Departme

3、ntofCivilEngineering-JinlingInstituteofTechnology，Nanjing211169，China；3．DepartmentofMechanics，NanjingUniversityofTechnology-Nanjing211800，China)Abstract：Thecurrentdevelopmentofaerodynamicdesign，structuredesignandmaterialsforhorizontalaxisndturbinebladeis

4、summarized．Thetechnologyprogressofshapedesign。structuredesignandmaterialisanalysed．ThefuturedevelopmenttrendofwindturbinebladeispointedoutandsomecorrelativesuggestionstOChinawindpowerindustryarealsoproposed．Keywords：windturbineblade；aerodynamicdesign；str

5、ucturedesign；bladematerial风机叶片作为风电机组的核心部件之一，其性而来的。19世纪2O年代一些著名气动学家Betz，能质量直接影响整体机组的效率，设计合理的叶片Schmitz，Glauert，Wilson等在机翼理论的基础上发是保证风电机组正常稳定运行的重要因素，另一方展了风轮气动理论，包括动量叶素理论和涡尾迹面叶片制造的成本占到了风机设备的2O～理论。3O[1]，因此提高叶片的性能降低叶片的制造成本，动量叶素理论实际上是动量理论和叶素理论的一直是风电技术研究发展的重要课题。本

6、文将从风综合，动量理论设想风轮处于理想的状态下工作，假机叶片的气动设计、结构设计和材料的角度，总结和设风轮没有锥角，旋转时没有摩擦力，不考虑涡流损评估风机叶片技术发展的历程，探索叶片技术发展失等，然后通过引入轴向诱导因子得出轴向力和功的关键，并分析今后发展的方向。能系数表达式，计算出理想状态下最大风能利用系数为0．593，即著名的Betz极限[2]，该方法适合简单1风机叶片的气动设计的外形设计；叶素理论将叶片沿展向分成若干个微风机叶片的气动设计包括外形设计及气动性能段，称为叶素，并且假设叶素之间相互独立

7、，通过各计算，气动外形影响叶片把风能转化为机械能的效叶素的气流不相互干扰，即将叶素看成二维翼型，通率，气动性能是评价叶片外形设计的关键指标。过沿展向的积分求得叶素上的力和力矩，从而求得1．1气动设计理论功率，但叶素理论没有考虑叶尖旋涡造成的功率损风力机气动理论是在机翼气动理论基础上发展失。SchmitzE。]理论考虑了叶片周向涡流损失，设计顾荣蓉等：水平轴风机叶片技术发展概述结果相对准确一些。Glauert[4]首先采用风轮尾流翼型。例如美国Seri和NREI系列、丹麦RIS()-A的叶素理论对叶片外形

8、设计，建立了动量一叶素理论系列(丹麦的IM公司已开始在大型风机叶片上采的雏形，最初的设计忽略了叶片翼型阻力和叶尖损用FFA-W系列翼型)、瑞典FFA-W系列和荷兰失的影响，后来发现它们对风轮气动性能影响较大。DU系列。这些翼型各有优势，Seri系列对翼型表为此Wilsont]研究了叶尖损失和升阻比对叶片气面粗糙度敏感性低【_1妇；RISO-A系列在接近失速时动性能的影响，对Glauert设计方法进行了改进，形具有良好的失速性能并且对前缘粗糙