基于Matlab与Solidworks方法的风力机叶片优化设计.pdf

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1、2012年第40卷第11期流体机械41文章编号：1005—0329(2012)11—0041—05基于Matlab与Solidworks方法的风力机叶片优化设计张明辉，万全喜，吴家龙(山东科技大学，山东青岛266590)摘要：为了提高风力机把风能转化为机械能的效率，本文依照Wilson优化设计方法得出风力机叶片优化设计的数学模型，并以Matlab软件为工具编写出叶片设计的计算程序。基于点的坐标的几何变换理论，对翼型坐标数据进行三维坐标变换，计算出叶片各点的三维坐标。用三维建模软件Solidworks进行精确的三维建模。该方法为风力机

2、叶片和其它相似复杂形体的三维建模提供了依据，为叶片进一步分析奠定了基础。关键词：风力机；叶片；Wilson算法；Matlab中图分类号：TK83；TP391．72文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．11．010OptimizationDesignofWindTurbineBladeBasedonMatlabandSolidworksMethodZHANGMing-hui，WANQua耳一xi，WUJia-long(ShandongUniversityofScienceandTechnol

3、ogy，Qingdao266590China)Abstract：Toimprovetheconversioneficiencyfromwindenergytomechanicalenergyforwindenergyconversionsystem，themathematicalmodelofarotorbladehasbeenworkedoutaccordingtoWilsonmethodinthissubject，thissubjecthasadoptedMat—labastoolstowriteforthebladedesig

4、ncalculationprogram．Basedonthepointofthegeometryofthecoordinatetransformationtheory．thedataoftheaerofoilofbladeswererevolvedandconvertedtothedataofthe3D—blockbodyofblades．The3DmodelwasdrawnwithSolidworksbasedonthe3Dtheory．Ononehand．themethodprovidesareferenceinthe3Dmod

5、elingforthede．signofturbinebladesandotheranalogcomplicatedstructures；ontheotherhand，themodelisconvenientforitsanalysis．Keywords：windturbine；blade；wilsonalgorithm；matlab1引言换为三维坐标，最后用Solidworks软件进行三维建模随着石油、煤炭、天然气等传统能源日益枯竭和价格不断上涨，风能作为一种清洁的可持续能2风力机叶片气动外形设计源，越来越引起人们的关注_lJ。其

6、中，风力发电已成为目前最具规模化开发条件和商业化发展前风力机叶片的气动外形设计包括：叶轮直径景的发电方式。设计风力机时，风轮的叶片外形D、叶片数目B、叶素翼型的选取、叶素各截面弦长设计非常重要，因其直接关系到风力机能否获得c、安装角0等参数的确定。所希望的功率。本课题依照Wilson方法，基于2．1风轮总体参数确定Matlab软件对风力机的叶片几何外形各参数进行本次研究所给风力机风轮的设计参数如表1求解，根据齐次坐标变化原理将翼型二维坐标转所示。收稿日期：2012—04—25修稿日期：2012—05—2142FLUIDMACHINE

7、RYVo1．40，No．11，2012表1风力机风轮的设计参数F咖——叶尖修正因子额定设计风能利风力机空气叶尖——叶片数目功率风速用系数传动效密度速比叶片(kW)(数B——叶轮半径，ITIm／s)C。率1卵2kg／nlA0一叶素剖面到风轮中心的距离，in200l3O．4O．851．22573——叶素人流角F曲——叶根修正因子风力机风轮的直径有下述公式计算确定：——叶素攻角。_(而8P叶素安装角式中p——空气密度——来流风速，m／s经过计算得风轮的直径为D=23．6m，除去c——叶素弦长，In中心毂直径后，风轮的半径取R=11．5m。

8、c——叶素升力系数2．2翼型的确定2．4Wilson优化设计步骤J翼型的选择对风力机的效率十分重要，要综Wilson优化设计步骤为：合考虑叶片气动性能、叶片质量和制造难度等因(1)根据叶素理论，将风轮叶片沿展，向平均／／／1234素。