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小型风力机叶片的设计

作者：聂晶 Publish: 2005-11-4 Hits:-

【中文题名】

小型风力机叶片的设计

【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,叶片,Wilson,方法,MATLAB,

【英关键词】

wind turbine,rotor blade,Wilson method,MATLAB,

【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】

通过多种设计思想及设计方案的分析比较,认为Wilson 法是目前风力发电机叶片设计普遍采用的优化设计方法,本课题按照Wilson 法编制风力发电机叶片设计计算程序。采用MATLAB 语言作为计算机程序设计语言,综合Wilson 方法考虑叶片稍部损失和升阻比对叶片最佳性能的影响,并考虑风轮在非设计状态下的性能计算进行编程。该计算程序比较全面的综合了影响风机叶片性能的各种因素,大大提高了叶片的设计精度和设计计算效率。由于离网型风力发电机都是在蓄电池的配合下工作,所以本文按照实际测试的发电机充电特性设计计算风机叶片的性能参数。在对设计的叶片振动模态测试实验的基础上,对叶片的自振频率进行了分析,为风机的整体设计方案提供了依据。通过在自然风况下的性能试验,验证了采用MATLAB 语言编制的设计计算程序精度和准确性。采用该设计计算程序设计的叶片的动力性能指标与实际测试的数据的平均误差为4.6%,从而证明该程序具有实际应用价值。

【论文题纲】

摘要	2-3
ABSTRCT	3-4
目录	4-6
第一章绪论	6-8
1.1 本课题的意义	6-7
1.2 本课题的研究内容	7-8
第二章基本概念及原理	8-20
2.1 叶片设计的空气动力学机理	8-13
2.1.1 贝兹理论	8-10
2.1.2 涡流理论	10-11
2.1.3 叶素理论	11-12
2.1.4 动量理论	12-13
2.2 有关风力发电机的基本概念及原理	13-15
2.3 定桨距风力发电机叶片的失速调节原理	15-16
2.3.1 风轮结构	15
2.3.2 叶片的失速调节原理	15-16
2.4 基本设计方法	16-19
2.5 MATLAB 简介	19-20
第三章失速调节风力发电机叶片的程序设计计算	20-32
3.1 叶片的外形设计	20-22
3.2 风力机叶片的外形设计方案	22-24
3.2.1 局部最佳分析	22-23
3.2.2 Wilson 优化设计方法的数学模型	23-24
3.2.3 Wilson 优化设计步骤	24
3.3 叶片优化设计的计算程序编制	24-26
3.3.1 程序设计之中利用MATLAB 解决的难点问题	24-26
3.3.2 程序框图	26
3.4 设计计算结果的输出	26-32
第四章风力机叶片的气动性能的计算	32-49
4.1 风力机叶片的气动性能计算的数学模型	32-33
4.2 性能计算的程序的编制	33-46
4.2.1 C_L 和C_D 的确定	33-34
4.2.2 干涉因子a、b 的方程求解	34-35
4.2.3 额定风工况下性能参数计算	35-38
4.2.4 计算风轮在额定转速下不同风速时的功率、转矩曲线	38-40
4.2.5 各种风速时的速度特性曲线	40-42
4.2.6 风力机叶片在不同叶尖安装角的性能程序说明	42-46
4.3 风轮与发电机的匹配	46-49
第五章实验及实验数据分析	49-58
5.1 实验环境条件	49-50
5.2 叶片振动模态测试实验	50-51
5.2.1 叶片振动模态测试实验仪器	50-51
5.2.2 叶片振动模态测试实验方法及结果	51
5.3 风力机测试实验仪器设备	51-53
5.4 测试数据处理方法	53-54
5.5 数据修正	54
5.6 测试结果及分析	54-57
5.7 噪声测试的实验结果	57-58
第六章结论	58-59
6.1 本课题的主要工作	58
6.2 今后的研究方向	58-59
致谢	59-60
参考文献	60-63
附录一 NACA4412 实验数据及其实验曲线	63-65
附录二苏尼特右旗风频数据	65-66
附录三翼型数据	66-68
附录四叶片制作图	68

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.133424



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