风力机叶片课程设计(空气动力学)设计报告

课程设计(综合实验)报告( -- 年度第一学期)

名称：

题目：

院系：

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

设计周数：

成绩：

日期：

一、目的与要求

本次课程设计的主要目的：

1.掌握动量叶素理论设计风力机叶片的原理和方法

2.熟悉工程中绘图软件及办公软件的操作

3.掌握科研报告的撰写方法

本次课程设计的主要要求：

1．要求独立完成叶片设计参数的确定，每人提供一份课程报告

2．每小组提供一个手工制作的风力机叶片

二、主要内容

设计并制作一个风力机叶片

1．原始数据

三叶片风力机功率P＝6.03KW

来流风速7m/s

风轮转速72rpm

风力机功率系数Cp＝0.43

传动效率为0.92

发电机效率为0.95

空气密度为1.225kg/m3

全班分为2个小组，每个小组采用一种风力机翼型，翼型的气动数据（升力系数，阻力系数，

俯仰力矩系数）已知。

2．设计任务

2.1风力机叶片设计：根据动量叶素理论对各个不同展向截面的弦长和扭角进行计算，

按比例画出弦长、扭角随叶高的分布。

2.2根据以上计算结果手工制作风力机叶片，给出简单的制作说明。

四、数据计算

选用翼型s819

(一)叶片半径的计算：

由风力发电机输出功率：

21238

1

ηηπρP r C D V P =

得，叶片直径：

m C V P

D P r 10.37

.048.08234.1800

883

2

13=⨯⨯⨯⨯⨯=

=

πηηπρ 叶片半径：

m D R 55.123.12===

(二)

叶尖速比的计算：

整个叶片的叶尖速比：

31.57

329.460/72260/2110=⨯⨯=⨯=Ω=

ππλv R n V R

半径r 处的叶尖速比：1

0V r Ω=λ ①

设计中取9处截面，分别是叶片半径的20%处，叶片半径的30%处，叶片半径的40%处，叶片半径的

50%处，叶片半径的60%处，叶片半径的70%处，叶片半径的80%处，叶片半径的90%处，则由式①得到各截面处的叶尖速比分别为：

60.01

%20%

10=⨯=

V

R

ωλ

1.201

%20%

20=⨯=

V R

ωλ

1.801

%30%

30=⨯=

V R

ωλ

40.21%40%

40=⨯=

V R

ωλ

00.31

%50%

50=⨯=

V R

ωλ

3.601

%60%

60=⨯=

V R

ωλ

20

.41

%70%

70=⨯=

V R

ωλ

80.41%80%80=⨯=V

R ωλ

60

.51

%90%

90=⨯=

V

R

ωλ

00.61

%90%

100=⨯=

V R

ωλ

各截面处翼型弦长： 确定每个剖面的形状参数N:

可根据公式：

9

4

)(/91622

00

+

=

R r r

R N λλπ

求得：

由弦长计算公式

并由表1查得最大升力系数 L C = ，风机叶片数 B=3，再将各截面处的叶尖速比代入式得

叶片半径20%截面处弦长： 1.1117059

4

2%)20(200916%)10(=+=

λλπB l C R

C

叶片半径20%截面处弦长： 1.1117059

4

2%)20(200916%)

20(=+=

λλπB l C R

C

叶片半径30%截面处弦长： 0.8072389

42%)30(200916%)

30(=+=

λλπB l C R

C

叶片半径40%截面处弦长： 0.6261919

4

%)40(91622

00%)

40(=+

=

λλπB C R

C

l

叶片半径50%截面处弦长： 0.5092439

4%)50(91622

00%)50(=+

=

λλπB C R

C l

叶片半径60%截面处弦长： 0.4282689

4%)60(91622

00%)

60(=+

=

λλπB C R

C

l

叶片半径70%截面处弦长： 0.3691479

4%)70(91622

00%)70(=+

=

λλπB C R

C l

叶片半径80%截面处弦长： 0.32419

9

4%)80(91622

00%)

80(=+

=

λλπB C R

C

l

叶片半径90%截面处弦长： 0.288899

9

4

%)90(9162200

%)90(=+

=

λλπB C R

C l

9

4)(

91622

00+=

=R r B C R

B

C rN

C l l λλπ