1mw风力机叶片气动外形优化设计

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1、1MW风力机叶片气动外形优化设计摘要随着化学燃料的日益枯竭和人类对全球环境的恶化倍加关注，各国积极开发各种可再生能源。风能是可再生能源中发展最快、最具有大规模开发和商业化发展前景的可再生能源。因此，世界各国都积极发展风力发电。风力机的主要组成部分是叶片。风力机叶片的气动外形决定其转换风能的效率，因此在风力机的设计中，叶片气动外形的优化设计具有重要的地位。设计优良的叶片是使风力机获得最大风能利用系数和良好经济效益的基础。本课题基于Glauert模型和Wilson模型进行1MW风力机叶片气动外形优化设计；借助MA

2、TLAB语言计算出叶片的弦长、扭角等结构参数，并将两种模型进行比较分析；利用excel进行数值计算，得出叶片三维空间实际坐标；通过SolidWorks绘图软件进行三维实体建模；最后利用MATLAB语言进行优化设计程序开发，开发出较通用的叶片气动优化设计程序。关键词：风力机；叶片优化设计；气动性能；三维造型；程序开发IVTheBladeAerodynamicOptimumDesignOfThe1MWWindTurbineAbstractWithexhaustionofchemicalfuelandpeople’

3、sincreasingattentiontowardglobalenvironmentaldeterioration,countriesallaroundtheworldareenthusiasticintheexplorationofrenewableenergy.Windpower,however,istheonekindofrenewableenergywithrapiddevelopment,large-scaledexploitationandbrilliantforeground.Hence,co

4、untriesendeavortoboostthedevelopmentofwindpower.Themostimportantpartofwindturbineistheblade.Whilstinthedesignofwindturbine,bladeisverysignificantsinceitsshapedeterminesitsworkingefficiency.Theperfectionofbladelaidafoundationoftheacquisitionofmorewindpoweran

5、dbettereconomicbenefits.BasedonGlauertModelandWilsonModel,thisprojectistooptimizetheblades’designofwindturbine1MW.MATLABisusedtocalculateconfigurationparameterslikechordlengthandtorsionangleoftheblades,withwhichacomparisonandanalysisofthesetwomodelswillbepr

6、ogressed.Inordertogetblades’threedimensionalcoordinates,excelisutilizedincalculation.Besides,SolidWorksareinapplicationinmodelbuilding.Finally,MATLABcontributesagainintheoptimizationofthedesignproceduretomakeitpracticalandsimple.Keywords：WindTurbine;bladeop

7、timumdesign;pneumaticperformance;3Dmodeling;ApplicationdevelopmentIV目录1.绪论11.1研究的背景和意义11.2国内外研究现状及发展前景11.2.1国外风力发电概况11.2.2国内研究概况及前景21.3研究目标及论文的主要研究工作21.3.1论文研究目标21.3.2论文主要研究工作32.风力机基础概念及理论42.1风力机性能参数42.1.1风力机类型42.1.2风轮直径D42.1.3风轮叶片数B42.1.4风能利用系数52.1.5叶尖速比52

8、.1.6设计风速52.1.7设计实度62.2风力机基本理论62.2.1风能转换的轴动量理论62.2.2叶片翼型理论82.2.3叶素动量理论103.风力机叶片优化设计133.1风力机优化设计方法133.1.1Glauert优化设计方法133.1.2Wilson优化设计方法143.1.3两种设计模型的比较153.2优化设计结果及分析153.2.1风力机设计参数153.2.2风力机设计结果163.2.3设