1、風力發電機葉片設計與氣動性能仿真研究1、風力發電機葉片設計1.1 風力發電機總體幾何設計風力發電設備由葉片，電網系統、旋轉齒輪、支撐柱等幾部分組成。對其進行設計應充分利用風電阻力，盡可能的提高葉片轉動速度，將動能轉換為電能，由電網系統輸送至使用部位。對風力發電機進行設計時首先要考慮的是幾何組成問題，本文主要針對葉片設計等外觀項目進行研究。下面以風速為11.6/s的發電機為例。葉片在轉動時需要達到一定速度，發電設備才會運轉，該發電機的定值風速為2.8m/s,最大風速為21.8m/so已知這兩項數據后，可進行推理運算，公式如下所示。(1)其中D表示風輪直徑大小，P為功率值，Cp在公式中的含義是可利

2、用的風能總數量，也就是系數。系數是已知的，但要根據不同使用情況對系數范圍進行確定，避免對做種結果造成影響。風輪轉動產生的電能會有一部分被用來維持發電機運行，剩余部分才會被傳輸到供電網絡中，經過計算得出最終進入到電網中的電量大約是總生成量的80%左右。葉片數量設計在3個或者三個以上,文章研究的為三葉轉片。L2風力機葉片截面設計方法對風力發電機葉片進行設計時，首先要考慮葉片角度對轉速的影響，通常使用建模方法來實現，現將葉片整體輪廓模擬在計算機設備中，觀察運轉時動力與阻力數值。在使用過程中風力并不能完全為發電機提供動力，也可能會產生阻力，這與風向之間有著必然聯系，因此在開展設計工作時還要考慮風向問題

3、。旋轉模擬時需要計算的數據有兩種，首先是風能提供的動力，絕大部分會轉換為電能，此外需要注意的是風力阻礙作用。國外學者在對此方面課題進行研究時進行了簡化試驗，將原有結構中不必要的部分進行刪減，可有效降低葉片自重，運轉時遇到的阻礙自然也會隨之減小。下面對計算流程進行詳細講解，以公式形式來進行。盤理論設計模型葉素r處弦長C：(2)安裝角e：(3)第二，Schmitz設計模型，弦長C：(4)安裝角0:(5)2、數值計算湍流模型以下公式可以求出風力發電機在使用階段出現的風能損耗，便于將設計系數控制在固定點中。(6)(7)表示湍動耗散率為：(8)Pi為湍流渦團粘性系數，Gk是平均速度梯度引起的湍動能k的產

4、生項，CI3、X、C1、C2、C1、C2、(Tk和(7為經驗常數。取值為：c口=0.09,C1.44,Tk=l.92,Tk=l.0,T=1.3o3、建模、網格劃分和邊界條件設定對計算結果進行分析可以得出上述結論，但還需工作人員對現場情況進行模擬,觀察系統中存在的不合理部分。發動機轉輪產生的壓力一部分會被損耗掉，在轉輪周圍擁有壓力排放裝置，可使內部壓力處于恒定狀態，并不會對發電流程造成影響。在其靜止狀態下，風力發電會處于準備狀態，此時可能會消耗一部分電能，但所需導通時間會因此而減小。對葉片進行設計，可以促進氣動性能得到提升，因此對設計流程進行模擬時，會將對啟動流程進行模仿。4、計算結果與分析計算

5、結果葉片設計涉及到的公式很難通過腦力計算得出結果，可通過Fluent軟件來進行，由于計算內容眾多，需要將此部分公式一一計算出來，為安裝階段提供保障。計算結果如下所示.將軸力矩確定在-2014232.4范圍內，用X表示。除此之外還應對數據Y進行分析，最后在那個判斷數值為235165.24Nm。明確這些數據后可對葉片進行詳細設計，對其中各類數值進行標注，避免安裝階段出現誤差。在合理范圍內對風力發電設備進行優化，可有效的降低自更好的將風能轉換為電能。從計算結果可以很了解到重，在運轉過程中也能風力機三維葉片氣動的特性，以及其壓力、流速等重要氣動參數的分布特點，并能很好的得出葉片周圍的流場分布，為葉片氣

6、動設計和改型提供重要的參考。由葉片正面和背面的壓強、流速、湍流、速度矢量和流場可以得出，該設計的葉片具有良好的氣動流態，流速場也較為平穩，沒有出現大范圍的漩渦等情況，正背面的壓強和流速等分布符合氣動理論。5、研究結果分析通過分析對比得出，兩種風力發電機在設計理念中存在很大差異，氣動性仿真設計自然要結合現實調查數據來進行。在對氣動性進行仿真實驗時，應將風力阻礙作用引入其中，可促進設計方案更具有可行性，葉片是風力發電機的重要組成部分，同時也是實現功能的部分，對其進行設計應考慮全面。文章中設計工作從分析與計算兩方面進行，可為供電系統提供安全保障，在建設成本方面也會有明顯的節約。NACA4412翼型和FFA-W3-211翼型兩種葉片的三維幾何建模和網格劃分后，在額定風速的工況下進行氣動數值模擬計算。得出NACA4412翼型葉片旋轉力矩為238710.02Nm,三葉片軸功率為1.296MW;FFA-W3-211翼型葉片旋轉力矩為270068. 1葉片軸功率為1.466MW。基本上都達到了1.5MW的設計軸功率要求。滿足葉片設計的氣動性能。結語通過對風力發電機