大型水平轴风力发电机组叶片空气动力学设计
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随着全球经济的发展，能源危机和环境污染困扰着各国政府，可再生能源尤其风能，其开发和利用一直被广泛关注，我国风能产业也持续快速发展，近6年来商业化大型水平轴风力发电机组大规模投入运行，但是我国的风力发电机组设计技术严重依赖欧美国家，没有掌握核心设计技术，特别是叶片空气动力学设计技术。因此，建立叶片空气动力学设计方法对风电制造企业的持续发展具有重大意义。本文从研究水平轴风力机空气动力学理论入手，以工程设计应用方法，导入叶片空气动力学设计流程，进而提出明确的叶片空气动力学设计目标和具体的设计方法，对提高叶片开发的可靠性和速度都有一定的帮助。
| 摘要 | 第3-4页 |
| ABSTRACT | 第4页 |
| 第一章 绪论 | 第7-15页 |
| 1.1 背景 | 第7-8页 |
| 1.2 风特性 | 第8-10页 |
| 1.3 风能资源的利用 | 第10-11页 |
| 1.3.1 风力机的种类 | 第10页 |
| 1.3.2 水平轴风力机的发展简史及发展趋势 | 第10-11页 |
| 1.3.3 我国风能产业现状 | 第11页 |
| 1.4 课题的来源及意义 | 第11-15页 |
| 1.4.1 课题的来源 | 第11-12页 |
| 1.4.2 我国大型水平轴风力发电机组叶片设计现状 | 第12-14页 |
| 1.4.3 课题研究的内容和意义 | 第14-15页 |
| 第二章 水平轴风力机的空气动力学理论 | 第15-28页 |
| 2.1 动量理论及贝茨极限 | 第15-18页 |
| 2.2 角动量理论 | 第18-20页 |
| 2.3 叶素理论 | 第20-23页 |
| 2.4 动量-叶素理论 | 第23-25页 |
| 2.5 对动量-叶素理论的主要修正 | 第25-26页 |
| 2.6 出力及载荷 | 第26页 |
| 2.7 本章小结 | 第26-28页 |
| 第三章 叶片空气动力学设计 | 第28-48页 |
| 3.1 叶片设计流程 | 第28-29页 |
| 3.2 翼型族设计 | 第29-33页 |
| 3.2.1 翼型选型 | 第30-31页 |
| 3.2.2 翼型修型 | 第31-33页 |
| 3.3 总体参数设计 | 第33-35页 |
| 3.3.1 额定功率 | 第33-34页 |
| 3.3.2 风轮直径 | 第34页 |
| 3.3.3 额定风轮转速 | 第34-35页 |
| 3.3.4 风轮中心高度 | 第35页 |
| 3.3.5 叶片数量 | 第35页 |
| 3.4 叶片空气动力学设计 | 第35-47页 |
| 3.4.1 叶片设计叶尖速比 | 第36-38页 |
| 3.4.2 叶片初始弦长扭角分布设计 | 第38-40页 |
| 3.4.3 叶尖损失对叶片初始弦长扭角分布的影响 | 第40-42页 |
| 3.4.4 叶片初始弦长扭角分布修正 | 第42-45页 |
| 3.4.5 叶片初始翼型分布设计 | 第45-46页 |
| 3.4.6 叶片气动外形优化设计及其校核 | 第46-47页 |
| 3.5 本章小结 | 第47-48页 |
| 第四章 实例分析 | 第48-68页 |
| 4.1 机组总体参数 | 第48页 |
| 4.2 翼型族 | 第48-49页 |
| 4.3 材料及工艺 | 第49-50页 |
| 4.4 叶片空气动力学设计 | 第50-64页 |
| 4.4.1 叶尖速比 | 第50页 |
| 4.4.2 初始弦长扭角分布 | 第50-52页 |
| 4.4.3 初始翼型分布 | 第52-54页 |
| 4.4.4 叶片空气动力学优化设计 | 第54-58页 |
| 4.4.5 叶片空气动力学性能校核 | 第58-64页 |
| 4.5 实测叶片空气动力学性能 | 第64-66页 |
| 4.6 本章小结 | 第66-68页 |
| 第五章 结论与展望 | 第68-70页 |
| 参考文献 | 第70-72页 |
| 致谢 | 第72-73页 |
| 攻读硕士期间发表的学术论文 | 第73-76页 |
| 附件 | 第76页 |
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