风力机叶片的三维建模.pdf

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1、第3O卷第2期能源技术V01．3ONo．22009年4月ENERGYTECHNOLOGYApril．2009风力机叶片的三维建模闰海津，胡丹梅(上海电力学院能源与环境工程学院，上海200090)摘要：介绍了应用UG和GAMBIT软件进行三维风力机叶片建模的方法和具体过程，提出了在叶片建模中需要遵循的原则，并给出了三维模型实例。关键词：风力机叶片；三维建模；UG；GAMBIT中图分类号：TM614文献标志码：A文章编号：1005—7439(2009)02-0089-03TheMethodof3D-modelingforWindTurbineBladeYANHai-jin，HUDan-me

2、i(ShanghaiUniversityofElectricPower，Shanghai200090，China)Abstract：Introducesthemethodandthespecificprocessof3D-modelingforWindTurbineBladeusingUGandGAMBITmodel—establishingsoftwareandgivestheexampleof3D-modelingforbladeintheend．Keywords：windturbine；blade3D-modeling；UG；GAMBIT风力机叶片三维模型的建立是风力机叶片和叶型

3、为NACA634系列的翼型Ⅲ，部分截面的参数见轮流场分析的重要手段。风力机的叶片截面形状复表1。nn&杂，特别是在翼展方向还存在扭转角和渐缩的弦长，表1叶片各个截面参数分布∞∞札叶片的实体三维建模困难。本文将借助于UG和截面号到叶片根部距离／m弦长／m安装角／(。)厚度／mmGAMBIT的实体化曲面处理能力，从风力机叶片各0．001．690个截面翼型的原始二维坐标数据出发，构造出叶片n卯1．8O1．690截面翼型的样条曲线，建立了风力机叶片的三维实2．951．808体模型。为此先获取叶片各个截面的叶素数据，然4．1O2．067后根据各个截面的翼型、弦长、安装角和翼型厚度等5．252．2

4、95数据几何变换得到各个截面在空间实际位置的三维6．402．390坐标，最后利用建模软件建立三维模型。28．350．5331叶片的几何特征和主要参数28．6O0．433水平轴风力机叶片是由一系列翼型(或几种不28．8O0．299同的翼型)经一定的角度旋转变换而形成的一个非28．9OO．216常不规则的三维曲面，叶片沿翼展方向有不同的厚29．OOO．112度和弦长；描述叶片的几何模型最基本的参数包括29．1O0．Ol2叶片截面距根部距离、该处截面与翼型有关的厚度和弦长以及安装角，见图1。本文所采用的截面翼2叶片各个截面的空间实际坐标基金项目：国家自然科学基金项目50706025，上海市教

5、育委员为了确定叶片各个截面空间实际坐标，首先要会科研项目07EEl44在叶片的某一截面上建立翼型的原始二维图像，原·89·闫海津等：风力机叶片的三维建模图1叶片几何参数示意图始二维图像的坐标以前缘为原点、弦线方向为X轴，例如表2为NACA634系列的翼型某个截面的坐标，然后把这些翼型数据进行平移变换，保持弦线方向为X轴，原点移到气动中心。利用变换：(X1，Y1)===(Xo，Yo)一(X。，Yq)式中：(X，Y)为气动中心坐标。表2中的(X。，Yo)变换成(X，Y)，这样图2中原来截面1被转换成新截面2。由于截面1和截图2某截面空间实际坐标求解示意图面2的坐标都是以弦长为单位值时的坐标

6、，所以平移后的坐标还需要乘以弦长，把(X，Y)转换为相点坐标，所得到的各个截面的三维坐标被保存为应弦长处各离散点坐标，设c为弦长，由：dat文件，以便于导人建模软件。表3为NACA634(X2，Y2)一c(X1，Y1)系列的翼型在半径为12．6ITI处的截面上某些特征可以得到的构成新截面的(Xz，Yz)，构成截面3，再点的计算结果。经过旋转变换就可以得到空间坐标系(X，Y，Z)下表3叶片某截面的三维坐标的截面4；结合截面在Z方向的位置，可以得到叶片在到空间实际坐标(X，Y，Z)下的一系列离散点。旋转变换的公式为：X一√X；+y；×cos(arctanY2／X2+a)y==二、虿礓×si

7、n(arctanY2／x2+)Z===r根据以上步骤依次计算各截面上所有特征点的空间实际坐标，就可以为三维建模提供足够的离散表2截面原始数据XoYo0．99751200．00065400．97770500．00519703通过建模软件建立三维模型0．95794000．01010000．93818200．0154200通过UG的“样条曲线”命令，将各个截面坐标O．91841700．O211000的dat文件依次导人UG中，利用软件对这些离散0．8