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1、第30卷第2期能源技术Vol.30No.22009年4月ENERGYTECHNOLOGYApril.2009清洁能源与新能源风力机叶片的三维建模闫海津,胡丹梅(上海电力学院能源与环境工程学院,上海200090)摘要:介绍了应用UG和GAMBIT软件进行三维风力机叶片建模的方法和具体过程,提出了在叶片建模中需要遵循的原则,并给出了三维模型实例。关键词:风力机叶片;三维建模;UG;GAMBIT中图分类号:TM614文献标志码:A文章编号:1005-7439(2009)02-0089-03TheMethodof3D-modelingforWindTur
2、bineBladeYANHai-jin,HUDan-mei(ShanghaiUniversityofElectricPower,Shanghai200090,China)Abstract:Introducesthemethodandthespecificprocessof3D-modelingforWindTurbineBladeusingUGandGAMBITmodel-establishingsoftwareandgivestheexampleof3D-modelingforbladeintheend.Keywords:windturbine
3、;blade3D-modeling;UG;GAMBIT[1]风力机叶片三维模型的建立是风力机叶片和叶型为NACA634系列的翼型,部分截面的参数见轮流场分析的重要手段。风力机的叶片截面形状复表1。杂,特别是在翼展方向还存在扭转角和渐缩的弦长,表1叶片各个截面参数分布叶片的实体三维建模困难。本文将借助于UG和截面号到叶片根部距离/m弦长/m安装角/(°)厚度/mmGAMBIT的实体化曲面处理能力,从风力机叶片各10.001.6900.00100个截面翼型的原始二维坐标数据出发,构造出叶片21.801.6900.00100截面翼型的样条曲线,建立了风
4、力机叶片的三维实32.951.8085.4179体模型。为此先获取叶片各个截面的叶素数据,然44.102.0678.8461后根据各个截面的翼型、弦长、安装角和翼型厚度等55.252.29510.0047数据几何变换得到各个截面在空间实际位置的三维66.402.39012.0039坐标,最后利用建模软件建立三维模型。…………………………2328.350.5330.04161叶片的几何特征和主要参数2428.600.4330.0315水平轴风力机叶片是由一系列翼型(或几种不2528.800.2990.0114同的翼型)经一定的角度旋转变换而形成的一
5、个非2628.900.2160.0016常不规则的三维曲面,叶片沿翼展方向有不同的厚2729.000.1120.0025度和弦长;描述叶片的几何模型最基本的参数包括2829.100.0120.0050叶片截面距根部距离、该处截面与翼型有关的厚度和弦长以及安装角,见图1。本文所采用的截面翼2叶片各个截面的空间实际坐标基金项目:国家自然科学基金项目50706025,上海市教育委员为了确定叶片各个截面空间实际坐标,首先要会科研项目07EE144在叶片的某一截面上建立翼型的原始二维图像,原·89·闫海津等:风力机叶片的三维建模图1叶片几何参数示意图始二维
6、图像的坐标以前缘为原点、弦线方向为X轴,例如表2为NACA634系列的翼型某个截面的坐标,然后把这些翼型数据进行平移变换,保持弦线方向为X轴,原点移到气动中心。利用变换:(X1,Y1)=(X0,Y0)-(Xq,Yq)式中:(Xq,Yq)为气动中心坐标。表2中的(X0,Y0)变换成(X1,Y1),这样图2中原来截面1被转换成新截面2。由于截面1和截图2某截面空间实际坐标求解示意图面2的坐标都是以弦长为单位值时的坐标,所以平移后的坐标还需要乘以弦长,把(X1,Y1)转换为相点坐标,所得到的各个截面的三维坐标被保存为应弦长处各离散点坐标,设c为弦长,由
7、:dat文件,以便于导入建模软件。表3为NACA634(X2,Y2)=c(X1,Y1)系列的翼型在半径为12.6m处的截面上某些特征可以得到的构成新截面的(X2,Y2),构成截面3,再点的计算结果。经过旋转变换就可以得到空间坐标系(X,Y,Z)下表3叶片某截面的三维坐标的截面4;结合截面在Z方向的位置,可以得到叶片在到空间实际坐标(X,Y,Z)下的一系列离散点。XYZ旋转变换的公式为:-0.16163791.505057612.600000022-0.14817401.466171912.6000000X=X2+Y2×cos(arctanY2/X
8、2+α)22-0.13399441.427449212.6000000Y=X2+Y2×sin(arctanY2/X2+α)-0.1189
