风力机气动与结构CAD软件

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1、第DD卷第&期太阳能学报H4+BDD，G4B&D$$#年A月(’8(MGMNOF(MPQR(NFPPFGF’(SI+?，D$$#文章编号：!"#$!!!%&（"!!’）!(!!($&!!#风力机气动与结构)*+软件!刘雄，陈严，马昊旻，叶枝全（汕头大学能源科学研究所，汕头"#"$%&）摘要：叙述了应用于风力机气动与结构’()软件“*+,-.)./012345602-47/”。该软件实现了对翼型气动数据和截面坐标数据的数据库管理，采用片条理论，考虑到角度干扰系数、实度、风剪、偏航等因素对风力机气动性能的影响，对风力机气动性能进行计算，并在此基础上发展了水平轴风力机桨叶气

2、动外形的总体优化设计方法。关键词：风力机；’()；翼型数据库中图分类号：89:文献标识码：*!引言’软件结构风能作为一种清洁的可再生新能源，随着社会的发展日益受到全世界的重视，据丹麦出版的《风能’,’软件的模块组成月刊（602-;47.5<42=>+?）》#@@@年#$月的统计，如图#所示，软件由翼型数据库、气动与结构优截至#@@@年#$月，全世界风力发电装机容量已达化设计以及气动性能计算&个基本模块组成。翼型到##AAB@万C6，中国已达DEB%万C6。中国是风数据库实现翼型坐标数据和气动数据的管理，为性能资源丰富的国家之一，全国可开发利用的风能资能计算和优化设计提

3、供必需的桨叶截面翼型数据。源为DB"&亿C6，具备大规模发展风电的资源条气动性能计算模块根据给定的风力机整体参数以及件。中国政府非常重视新能源的发展，国家电力总截面翼型参数，计算桨叶各截面、风轮整体受力和气公司已将发展风力发电作为电力工业发展方针之动性能以及塔架受力情况。气动与结构优化设计模一。块根据所要求的气动性能，设计出结构合理，风能利风力机风轮气动外形设计与性能分析是风力机用效率高的桨叶。优化设计需要气动计算提供基的关键技术，气动与结构设计软件是风力机设计必础，因为在优化过程中，每一组桨叶外形数据都需要不可少的手段。在风力机设计和计算软件方面，目气动计算模块计算

4、其气动性能。前国内还非常缺乏，并网型大型风力机的自主开发能力还较弱，全国各个风电场大部分采用国外进口风力机。国内的桨叶生产厂家对桨叶的设计也缺乏’()软件，风力机桨叶的制造术还停留在模仿阶段。针对国家“九五”科技攻关项目“风力机气动与结构设计软件”，采用面向对象的方法基于6FG&D平台集成了一套风力机气动与结构’()软件“*+,-.)./012345602-47/”。该软件使用H0/I,+’图#软件的模块结构JJ集成环境作为开发工具，开发了软件的各个模K01L#<4-I+./43/43=7,5.块。!收稿日期：D$$$!$&!#@基金项目：国家自然科学基金（"@@A%

5、$D$）和广东省自然科学基金（@:$E&E）资助8期刘雄等：风力机气动与结构=<4软件8ED!"#程序的基本流程软件所要实现的主要功能是进行风力机桨叶的优化设计，并在设计完成之后对设计结果进行评价。程序的主流程如图!所示。!"$软件的功能结构2&+3/4/5#$6.’,7#63’(5包含设计工程管理功能（工程文件存取、打印）、桨叶设计功能、桨叶造型功能、气动性能计算功能和气动性能分析功能等。软件功能结构的分布如图8所示。#模块介绍图!程序主流程#"!翼型数据库"#$%!"&’()*+,-’.-*/0,’$,+1现代风力机使用的桨叶，翼型沿桨叶展向是变化的，通常根部截面

6、翼型较厚，而尖端翼型较薄，桨图8软件的功能结构"#$%8"96)-#’65-,9)-9,/’.5’.-(+,/叶各截面采用的翼型系列也常常不局限于一种。截因为气动数据对于设计和计算都非常关键，这样做面翼型的变化，导致了各个截面气动数据的差异，从的结果虽然简化了工作，但是带来了很大的误差。而给设计和计算带来困难，主要表现在以下两个方为解决上述问题，软件将翼型数据采用数据库面：的形式封装保存，提供统一的数据操作接口，操作接:）以往的翼型气动数据以文件的形式提供，非口自动提取翼型数据，对于非标准翼型，自动进行数常不灵活。在设计或计算中，截面数量的变化或者据插值。本文所建立的

7、翼型数据库支持流行的翼型型号的变化都会导致数据文件的大量变更，手;<=<系列翼型和""<7系列翼型，并具有良好的动更改翼型数据文件，操作极不方便。可扩充性，支持各种翼型的添加。!）每一个翼型系列中，翼型手册通常只提供少翼型数据库由翼型索引表、翼型坐标数据表、和数几种标准厚度翼型的气动数据，而计算截面的翼翼型气动数据表构成，数据库的结构采用>#),’5’.-型通常不是标准厚度，所以需要采用插值的方法得<))/55，在?#59+&=@@中，使用4