风力机智能叶片气动特性研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com风力机智能叶片气动特性研究Studyonaerodynamicperformanceofsmartrotorforwindturbine何科杉，石永超HEKe—shanl

2、．SHIYong-chao(1．汕头职业技术学院机电工程系，汕头515078；2．汕头大学工学院，汕头515063)摘要：全球能源危机和环境污染问题有力地推动了以风能为代表的新能源产业的发展，风电装备制造技术成为我国风电产业可持续发展的瓶颈。为了降低风力发电成本，风力机大型化是必然的发展趋势，但也带来了叶片惯性过大

3、，控制响应过慢等结构和控制的一系列问题。智能叶片技术的提出为解决传统变桨矩控制局限性提供了新方法，但智能叶片的气动特性与控制方式等核心技术有待进一步开展研究。通过研究安装尾缘襟翼的智能叶片的气动参数与尾缘襟翼占弦长，尾缘襟翼偏转角，攻角的变化规律，可为智能叶片控制系统设计提供参考依据，完善智能叶片技术，从而提升风电装备制造技术水平。关键词：风力机；智能叶片；尾缘襟翼；气动特性中圈分类号：TH122；TK83文献标识码：A文章编号：1009-0134(2Ol6)03-0061-030引言安装一套由传感器、控制器、执行器及

4、气动装置组成的全球能源危机和环境污染问题推动了新能源的开发智能控制系统I。智能叶片对风力机叶片局部形态和与利用，风能作为一种可再生的清洁能源，已经成为世周边流场进行控制，产生失速延迟或弦线变化从而快速界各国的新能源发展的重要方向。我国正在大力发展风调节叶片气动载荷，改善叶片的气动特性。智能叶片具电产业，近几年风电装机容量增长均处于世界前列，风有惯性小、响应快速、局部可调等优点，可与变桨距控电装备制造产业成为国家战略新兴产业。风电装备制造制协调工作对风力机载荷及功率进行有效的控制。智能核心技术不足成为阻碍我国风电产业持续

5、发展的瓶颈，叶片气动装置类型主要包括尾缘襟翼、微伸缩片、主动通过研发先进的风电装备制造技术，提高风电产业的技扭转、中弧线主动变形等，其中尾缘襟翼模仿飞机机翼术水平，是我国风电产业发展的必由之路。为了降低风上添加襟翼的做法，将飞机机翼上的襟翼概念移植到风力发电成本，风力机大型化是必然的发展趋势u。风力机叶片上，具有气动调节效果好，反应速度快，良好力机大型化使叶片的长度的不断增大，叶片长度增加使的结构和安全特性，较易在风力机上应用等优点，被认叶片传统的变桨距控制局限性越来越明显，主要表现在为是最具可行性的气动装置【9~nl

6、。智能叶片为大型化风以下三个方面：1)大型风力机叶片惯性较大，变速变力机叶片设计与制造提供一种新的思路，弥补了变桨距桨控制难以应对湍流风况下快速变化的气动载荷；2)控制的不足，可以有效的降低叶片的气动载荷，稳定输由于叶片过大载荷沿叶片分布不均，变速变桨控制无法出功率，降低风力发电成本，具有广阔的应用前景；但针对叶片局部载荷施加有效控制；3)过度使用变桨控智能叶片的气动特性和控制方式等核心技术还未有待进制易导致变桨装置疲劳损坏口q。针对传统变桨距控制一步展开研究。本文应用风力机叶片翼型气动分析代码的不足，研究人员提出了“

7、智能叶片”概念，即在叶片Xfoil对安装尾缘襟翼的智能叶片气动特性做了深入研收1日囊：2015-12-14基盒项目：广东省自然科学基金资助重点项目：大型风力机柔性叶片气动弹性问题研究(52012020011095)；汕头职业技术学院科研项目：风力机主动减载控制技术研究(SZK2014Y20)；汕头职业技术学院创新强I交项目：大型风力机智能控制技术研究与应用(STP-ZZ,-016)作者簧介：何科杉(1981一)，男，广东揭阳人，讲师，博士，研究方向为风能利用及风力机械。第38卷第3期2016-03[6"tl学兔兔www

8、.xuetutu.com究和分析，可为风力机智能叶片的设计制造提供参考依据。1安装尾缘襟翼的智能叶片气动特性研究1．1研究方法及可靠性验证参考翼型采用美国可再生能源实验室设计的5MW风力机叶片的NACA64—618层流翼型，该翼型特点是上表面较平坦，可较好的保持层流流动，减少摩擦阻力。以NACA64．618翼型做为基础翼型加入尾缘襟翼，研究尾缘襟翼占弦长、偏角对翼型气动特性的影响作用。采用Xfoil计算研究翼型升力系数，阻力系数，升阻比，力矩系数等气动参数随翼型攻角为．20。～20。、尾缘襟翼偏角为．20。～20。、占

9、弦长为5％～30％之间的气动参数变化规律。选取取雷诺数Re为6．0×10，采用Xfoil计算攻角分别为．3。、0。、3。时的翼型气动参数，与美国NASA国家风洞实验室中心的风洞实验实测数据比对，如表1所示。表1~foil计算数据与与风洞实验数据对照表攻角升力系数C1力矩系数Cm(。)计算值实验值相对偏差计算值实验值相对偏差OOOO