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全程变桨距风能转换装置的气动研究

作者：贾斌 Publish: 2005-11-4 Hits:-

【中文题名】

全程变桨距风能转换装置的气动研究

【英文题名】

【学科专业】

热能工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2005-11-4

【中关键词】

风力机,变桨距,优化设计,功率特性,,

【英关键词】

wind wheel,feather,optimum design,power characteristic,

【分类导航】

工业技术>能源与动力工程>风能、风力机械>风力机械和设备>>

【论文摘要】

传统的风力机优化设计方法以桨叶各截面在设计风速处具有最大的功率系数为设计目标,设计实际上是针对稳定风速的。然而,实际应用中因为风速的变化往往使风力机偏离设计点运行, 导致风力机的最高效率点只有一点。另外,我们知道,风能的变化与风速的三次方呈正比。如果风力机的转速和功率这样急剧的变化,就缺乏实用价值,我们必须对风力机的功率输出加以控制。为了实现风力机的最大能量转换,提出了在整个工作风速范围内采用风轮正面的风压作为变桨距的控制信号,实现最大功率跟踪变桨距。从动量理论、叶素理论、动量矩理论出发,以Willson 叶片优化设计方法为基础,给出了风力发电机叶片优化设计的数学模型。并以MATLAB 高级语言为工具编写了设计计算和性能计算的计算程序,给出了程序框图。通过计算,设计制造出了风压式全程变桨距风能转换装置,并对样机进行了车载试验。从试验结果来看,该风能转换装置的高效运行的范围从一个极小的区间扩展成一个较宽的区间,同时使风力机在大于额定风速工作时仍然能够保持稳定的转速,在起动前使桨叶处于阻风状态,起动力矩增大了近20 倍。

【论文题纲】

第一章绪论	6-15
1.1 引言	6-7
1.2 风力机工作的基本原理	7-8
1.3 风力机的控制技术	8-11
1.3.1 风轮侧偏方法	9
1.3.2 失速控制方法	9-10
1.3.3 变桨距控制方法	10-11
1.4 本课题研究的意义	11-13
1.4.1 技术意义	11-12
1.4.2 社会意义	12-13
1.5 课题研究内容及关键技术	13-15
1.5.1 研究内容	13-14
1.5.2 关键技术	14-15
第二章基本理论与数学模型	15-24
2.1 贝兹理论	15-18
2.2 动量矩理论	18-19
2.3 动量理论	19
2.4 叶素理论	19-22
2.5 叶片优化设计思想	22-24
第三章风力发电机叶片的设计	24-52
3.1 叶片设计参数的选定	24-26
3.2 叶片气动外形的设计	26-37
3.2.1 叶片气动外型的设计方案	26-27
3.2.2 翼型数据的选取及其程序设计	27-30
3.2.3 叶片优化设计的计算程序设计	30-34
3.2.4 叶片外形的修正	34-37
3.3 叶片气动性能计算	37-51
3.3.1 气动性能计算及其基本方案	37-39
3.3.2 翼型数据的选取及其程序设计	39-44
3.3.3 性能计算的程序设计	44-45
3.3.4 性能计算的结果	45-51
3.4 叶片的加工	51-52
第四章全程变桨距机构的设计	52-58
4.1 风轮扫略面风压的计算	53
4.2 不同风速下叶片最佳安装角的计算及优化选取	53-56
4.2.1 计算的基本思路	53-55
4.2.2 全程变桨距风轮的性能计算	55-56
4.3 变桨距机构的设计	56-58
第五章试验	58-64
5.1 试验名称	58
5.2 试验目的	58
5.3 试验前的准备	58-59
5.3.1 试验仪器	58
5.3.2 试验场地	58-59
5.4 试验方法	59-60
5.4.1 试验装置原理图	59
5.4.2 起动特性的测定	59
5.4.3 功率输出特性的测定	59-60
5.5 试验数据的整理与分析	60-62
5.6 结论	62-64
第六章总结	64-65
参考文献	65-68
致谢	68-69
附录	69-70

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.133388



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