风机叶片设计二次开⒂肫阅芊抡鎋倪益华.pdf

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1、第４６卷第２期浙江大学学报（工学版）Ｖｏｌ．４６Ｎｏ．２２０１２年２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ）Ｆｅｂ．２０１２ＤＯＩ：１０．３７８５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－９７３Ｘ．２０１２．０２．０２１风机叶片设计二次开发与气动性能仿真倪益华，宋芳芳，过海（浙江大学机械工程学系，浙江杭州３１００２７）摘要：为了提高叶片设计的精度和效率，根据风机叶片设计的相关理论和方法，对叶片气动外形设计进行研究．以２０ｋＷ风机叶片为例，在Ｗｉｌｓｏｎ法的基础上，利用ＶＢ、ＶＣ＋＋等编程语言在Ｓｏｌｉｄ

2、Ｗｏｒｋｓ平台上开发叶片气动外形设计及建模的应用系统．根据输入的设计参数自动生成叶片的三维实体模型，省去了以往设计过程中生成的大量数据的转换和存储，实现叶片的高效，智能化设计．为了对设计结果进行评估，同时验证设计的有效性，针对设计好的叶片模型进行流场仿真分析．结果表明，提出的叶片设计与建模方法能够有效提高风能利用率，缩短风机叶片设计周期，可用于企业对叶片的设计研发，并为叶片结构有限元分析和优化设计平台奠定基础．关键词：风机叶片；二次开发；气动性能；数值模拟中图分类号：ＴＫ８３文献标志码：Ａ文章编号：１００８－９７３Ｘ（２０１２）０２－３１５－

3、０６ＣｕｓｔｏｍｉｚｅｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｆｏｒｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｂｌａｄｅｄｅｓｉｇｎａｎｄａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＮＩＹｉ－ｈｕａ，ＳＯＮＧＦａｎｇ－ｆａｎｇ，ＧＵＯＨａｉ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，３１００２７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｂｌａｄｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ

4、ｃｏｎｔｏｕｒｄｅｓｉｇｎｒｅｆｅｒｒｉｎｇｔｏｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｂｌａｄｅｄｅｓｉｇｎｔｈｅｏｒｙａｎｄｍｅｔｈｏｄ．Ｔａｋｉｎｇ２０ｋＷｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｂｌａｄｅａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ａｂｌａｄｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｏｎｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｏｆＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓｂａｓｅｄｏｎＷｉｌｓｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ３Ｄｓｏｌｉｄｍｏｄｅｌｗａｓａｂｌｅｔｏｂｅｇｅｎｅｒａｔｅｄａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｉｎｐｕｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｒｅａｌ

5、ｉｚｅｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｅｓｉｇｎｆｏｒｔｈｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｂｌａｄｅｗｈｉｃｈｏｍｉｔｔｅｄｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｓｔｏｒａｇｅｏｆｔｈｅｍａｓｓｄａｔａｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｆｌｏｗ－ｆｉｅｌｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｎｔｈｅｂｌａｄｅｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｂｌａｄｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏ

6、ｄｗａｓａｂｌｅｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｗｉｎｄｐｏｗｅｒａｎｄｓｈｏｒｔｅｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｅｒｉｏｄ．Ｓｕｃｈａｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃａｎｂｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｆｏｒｂｌａｄｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｂｙｗｉｎｄｐｏｗｅｒｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｂｌａｄｅ；ｃｕｓｔｏｍｉｚｅｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ风力发电机是实现将风

7、能最终转化为电能的装多专家对叶片设计理论的实际应用展开了大量的研［１］置，其中叶片是风机的关键零件之一，叶片的性能好究．Ｖａｚ等用拓展的叶素动量理论建立了风机叶坏直接决定风机的发电效率和整体性能．目前叶片片设计的数学模型，并用Ｇｌａｕｅｒｔ模型来修正．Ｇｕｏ［２］设计理论研究相对比较成熟，叶片设计的经典理论等基于ＢＥＭ理论用ＭＡＴＬＡＢ程序计算了叶片是动量叶素理论（ＢＥＭ），具体的计算模型都是在此的设计参数，并用ＣＦＤ软件分析了叶片的气动特［３］基础上通过进一步的推理和修正的得来的，目前比性．杨从新等根据叶素动量理论的Ｇｌａｕｅｒｔ法和较常用

8、的有Ｇｌａｕｅｒｔ模型和Ｗｉｌｓｏｎ模型．国内外许Ｗｉｌｓｏｎ法，用ＶＢ语言开发了风力机叶片诱导因子收稿日期：２０１１－０８－３１．浙江大学学报（工学版）网址：ｗｗ