《风力发电机组设计与制造》课程设计报告
风电机组设计与制造课程设计任务书-2013.6.28
课程设计(综合实验)报告( 2012 – 2013 年度第二学期年度第二学期年度第二学期) )名 称：称： 题 目：目： 院 系：系： 班 级：级： 学 号：号： 学生姓名：学生姓名：指导教师：指导教师：设计周数：设计周数：成 绩：绩：日期：2013年6月28日《风力发电机组设计与制造》课程设计任 务 书一、 设计内容风电机组总体技术设计风电机组总体技术设计二、 目的与任务主要目的：主要目的：1. 以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2. 熟悉相关的工程设计软件；熟悉相关的工程设计软件；3. 掌握科研报告的撰写方法。
掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括： 1. 确定风电机组的总体技术参数；确定风电机组的总体技术参数；2. 关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；3. 计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数；4. 完成叶片设计任务；完成叶片设计任务；5. 确定塔架的设计方案。
确定塔架的设计方案。
6. 每人撰写一份课程设计报告。
每人撰写一份课程设计报告。
三、 主要内容每人选择功率范围在1.5MW 至6MW 之间的风电机组进行设计。
之间的风电机组进行设计。
1）原始参数：风力机的安装场地50米高度年平均风速为7.0m/s ，60米高度年平均风速为7.3m/s ，70米高度年平均风速为7.6 m/s ，当地历史最大风速为49m/s ，用户希望安装1.5 MW 至6MW 之间的风力机。
采用63418翼型，63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1所示。
空气密度设定为1.225kg/m 3。
2）设计内容）设计内容（1）确定整机设计的技术参数。
设定几种风力机的C p 曲线和C t 曲线，风力机基本参数包括叶片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动系统形式和塔架高度等，根据标准确定风力机等级；传动系统、电气系统、制动系统形式和塔架高度等，根据标准确定风力机等级； （2）关键部件气动载荷的计算。
风力发电机课程设计
风力发电机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解风力发电的基本原理，掌握风力发电机的主要组成部分及其功能。
2. 学生能够掌握风力发电机的工作原理，了解风力发电在我国能源领域的应用和重要性。
3. 学生能够描述风力发电机技术的发展趋势及其对环境保护的意义。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析风力发电机的优缺点，并提出改进措施。
2. 学生能够通过小组合作，设计并制作一个简易的风力发电机模型。
3. 学生能够运用科学探究方法，对风力发电机模型进行测试和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对新能源技术的兴趣，激发他们积极参与能源节约和环境保护的意识。
2. 培养学生团队合作精神，提高他们面对问题的解决能力和沟通能力。
3. 增强学生的国家使命感和社会责任感，使他们认识到新能源发展对国家经济和环保事业的重要性。
课程性质：本课程为科学实践活动课，结合物理、工程技术等学科知识，以提高学生的科学素养和实践能力。
学生特点：六年级学生具有一定的物理知识基础，好奇心强，善于动手操作，具备初步的团队合作能力。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生主动参与，关注个体差异，鼓励学生创新思维和动手实践。
在教学过程中，分解课程目标为具体学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 风力发电基本原理：讲解风能转化为电能的物理过程，包括空气动力学原理、风力发电机的工作原理等。
教材章节：《科学》六年级下册第四章“能源与环保”。
2. 风力发电机结构及功能：介绍风力发电机的叶轮、发电机、塔架等主要组成部分及其作用。
教材章节：《科学》六年级下册第四章“风力发电机的构造”。
3. 风力发电机优缺点及改进措施：分析风力发电技术的优缺点，探讨如何提高风力发电效率及降低成本。
教材章节：《科学》六年级下册第四章“风力发电的优缺点及改进”。
4. 简易风力发电机模型设计与制作：指导学生设计并制作一个简易风力发电机模型，培养学生的动手能力和创新思维。
风电机课程设计
风电机课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解风能的基本概念，掌握风力发电的原理和过程。
2. 学生能够描述风电机组的主要构成部件及其作用。
3. 学生能够解释风电机的运行特性及影响因素。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析风力发电的优缺点，并提出改进措施。
2. 学生能够设计简单风电机模型，并展示其工作原理。
3. 学生能够通过实际操作，学会使用相关工具和仪器进行风力发电实验。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到风能作为一种清洁、可再生能源的重要性，培养环保意识。
2. 学生能够积极参与风力发电技术的学习和实践，形成探究精神和团队合作意识。
3. 学生能够关注风力发电行业的发展趋势，激发对新能源事业的热爱和责任感。
课程性质：本课程为自然科学领域的探究性课程，结合理论知识与实践操作，培养学生对风力发电技术的认识和理解。
学生特点：六年级学生具备一定的科学知识基础和动手操作能力，对新能源题材感兴趣，善于合作与分享。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的科学素养和创新能力，培养其环保意识和责任感。
通过分解课程目标为具体学习成果，为教学设计和评估提供明确方向。
二、教学内容1. 引言：介绍风能作为一种可再生能源的重要性和风力发电的概况。
- 教材章节：第一章《新能源概述》2. 风能基本概念：讲解风的产生、风能的转换和风力发电的原理。
- 教材章节：第二章《风能及其利用》3. 风电机组结构：分析风电机组的主要组成部分，包括叶片、塔架、发电机等。
- 教材章节：第三章《风力发电机组》4. 风电机工作原理：阐述风电机如何将风能转换为电能的过程。
- 教材章节：第四章《风力发电原理》5. 风电机运行特性及影响因素：探讨风速、风向等因素对风电机运行的影响。
- 教材章节：第五章《风力发电运行与管理》6. 风力发电优缺点及改进措施：分析风力发电的优势和局限性，并提出相应的改进方法。
- 教材章节：第六章《风力发电的挑战与未来》7. 实践操作：设计并制作简单风电机模型，进行风力发电实验。
风力发电机组课程设计
风力发电机组课程设计随着科技的快速发展，人们对环保意识的逐渐提高，风力发电作为一种清洁的可再生能源，逐渐成为人们的重要选择。
为了培养学生的动手能力和创新精神，提高学生的环保意识，本文将介绍一个关于风力发电机组课程设计。
课程背景为了响应国家对可再生能源的倡导，推广绿色能源，加快可再生能源的人才培养，本课程旨在让学生了解风力发电的工作原理，掌握风力发电机组的组装与调试，提高学生的实践能力和创新意识，为我国风力发电产业的发展做出一定的贡献。
课程目标1.了解风力发电的工作原理，熟悉风力发电机组的结构。
2.掌握风力发电机组的组装方法，学会使用测量工具。
3.学会对风力发电机组进行调试和测试，初步具备维护能力。
4.提高学生的环保意识，认识到可再生能源对环境的重要性。
5.培养学生的动手能力和创新精神，提高学生的实践能力。
课程内容1.风力发电的工作原理风力发电是利用风能驱动涡轮旋转，进而带动发电机发电的一种方式。
它的工作原理简单来说，就是将风能转化为电能。
风力发电机组的原理主要分为两部分：一部分是风轮，另一部分是发电机。
2.风力发电机组的组装风力发电机组组装的一般步骤包括以下几个方面：（1）准备工具和材料，如轴承、齿轮、联轴器等；（2）检查轴承孔的尺寸，保证轴承安装时轴向位移量不超过允许范围；（3）安装轴承，注意轴承的安装深度和轴向位移量；（4）安装齿轮箱，将齿轮安装在轴上，调整轴和齿轮箱的配合；（5）安装联轴器，使联轴器与主轴连接，并调整两轴的松紧度；（6）安装脚钉，将机组固定在基础上；（7）检查机组，确认所有部件安装完毕。
3.风力发电机组的调试和测试（1）将机组与电网连接，确保机组在电网运行；（2）打开励磁机励磁，观察机组运行，如有异常，应立即停机检查；（3）关闭励磁机励磁，观察机组继续运行，如有异常，应立即停机检查；（4）对机组进行试验，包括转速试验、短时过载试验等，以确认机组运行正常；（5）机组运行时，应定期检查轴承润滑情况，如有异常，应立即停机处理。
《 参考活动1 制作风力发电机》教学设计教学反思-2024-2025学年初中综合实践活动苏少版八年级
《参考活动1 制作风力发电机》教学设计方案（第一课时）一、教学目标：1. 了解风力发电的基本原理和过程。
2. 学习制作风力发电机的材料和工具。
3. 掌握风力发电机的基本制作步骤和方法。
4. 培养学生的动手能力和创新思维。
二、教学重难点：1. 重点：学习风力发电机的制作过程和方法，动手实践制作。
2. 难点：如何正确选择和应用材料，确保安全和可靠性。
三、教学准备：1. 准备相关的PPT课件，演示风力发电的过程和原理。
2. 准备风力发电机制作所需的材料和工具，包括木材、塑料、电线、马达、叶片等。
3. 准备安全防护设备，如手套、口罩、护目镜等，确保学生安全。
4. 安排合适的时间和地点进行实践活动，确保环境适宜。
四、教学过程：本节课为第一课时，主要是让学生了解风力发电的基本原理，认识风力发电机的结构，能够进行简单的组装。
教学过程如下：1. 导入新课：通过展示风力发电的图片和视频，让学生了解风力发电的重要性和优点，激发学生对风力发电的兴趣。
2. 讲授新课：（1）讲解风力发电的基本原理，让学生了解风力发电是利用风能转化为电能的一种方式。
（2）介绍风力发电机的结构，包括风轮、机舱、发电机、塔筒等部件，让学生对风力发电机有一个初步的认识。
（3）讲解组装风力发电机的步骤和方法，让学生了解如何进行简单的组装。
3. 示范操作：教师进行风力发电机的组装示范，让学生更加直观地了解组装过程和方法。
4. 学生操作：学生根据教师的示范，进行风力发电机的简单组装，教师进行指导和帮助。
5. 交流讨论：学生之间进行交流讨论，分享自己的组装经验和技巧，增强学生的团队合作能力和交流能力。
6. 总结评判：教师对学生的学习情况进行总结评判，指出学生的优点和不足，为后续教学提供参考。
7. 拓展延伸：引导学生思考如何改进风力发电机，提高其效率和性能，培养学生的创新认识和实践能力。
在授课过程中，应注意以下几点：1. 确保教学内容的准确性和完备性，避免误导学生。
风电机组设计与制造课程设计最终版
课程设计(综合实验)报告( 2012 – 2013 年度第二学期)名称：《风力发电机组设计与制造》课程设计报告院系：可再生能源学院班级：风能xxxxx班学号： xxxxxxxxxxxx学生姓名： xxxxxx指导教师：田德、王永设计周数： 2成绩：日期：20xx年 x月x日目录任务书 (4)一设计内容 (4)二目的与任务 (4)三主要内容 (4)四进度计划 (7)五设计（实验）成果要求 (7)六考核方式 (8)总体参数设计 (8)一额定功率 (8)二设计寿命 (8)三额定风速、切入风速、切除风速 (8)四重要几何尺寸 (8)1风轮直径和扫掠面积 (8)2轮毂高度 (8)五总质量 (9)六发电机额定转速和转速范围 (9)七叶片数B (9)八功率曲线和C T曲线 (9)1功率曲线 (9)2C T曲线 (10)九确定攻角Α，升力系数C L，叶尖速比Λ，风能利用系数C P (10)十风轮转速 (12)十一其他 (12)十二风电机组等级选取 (12)叶片气动优化设计 (13)一优化过程 (13)二叶片优化结果 (14)主要部件载荷计算 (14)一叶片载荷计算 (15)1作用在叶片上的离心力F C (15)2作用在叶片上的风压力F V (15)3作用在叶片上的气动力矩 (16)4作用在叶片上的陀螺力矩M K (16)二主轴载荷计算 (16)三塔架载荷计算 (17)1暴风工况风轮气动推力计算 (17)2塔架的强度设计（考虑塔架高度折减系数的强度计算） (18)主要部件功率 (20)一发电机 (20)二变流器 (21)三齿轮箱 (21)四联轴器 (21)五偏航 (22)风电机组布局 (22)设计总结 (24)参考文献 (25) (25)任务书一设计内容风电机组总体技术设计二目的与任务主要目的：1. 以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2. 熟悉相关的工程设计软件；3. 掌握科研报告的撰写方法。
风力发电机组设计与制造课程设计报告
《风力发电机组设计与制造》课程设计报告院系：可再生能源学院班级：风能0902班姓名：陈建宏学号：1091540204指导老师：田德、王永提交日期：一、设计任务书1、设计内容风电机组总体技术设计2、目的与任务主要目的：1)以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2)熟悉相关的工程设计软件；3)掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：1)确定风电机组的总体技术参数；2)关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；3)计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数；4)完成叶片设计任务；5)确定塔架的设计方案。
每人撰写一份课程设计报告。
3、主要内容每人选择功率范围在1.5MW至6MW之间的风电机组进行设计。
1）原始参数：风力机的安装场地50米高度年平均风速为7.0m/s，60米高度年平均风速为7.3m/s，70米高度年平均风速为7.6 m/s，当地历史最大风速为48m/s，用户希望安装1.5 MW 至6MW之间的风力机。
采用63418翼型，63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1所示。
空气密度设定为1.225kg/m3。
2）设计内容（1）确定整机设计的技术参数。
设定几种风力机的C p曲线和C t曲线，风力机基本参数包括叶片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动系统形式和塔架高度等，根据标准确定风力机等级；（2）关键部件气动载荷的计算。
设定几种风轮的C p曲线和C t曲线，计算几种关键零部件的载荷（叶片载荷、风轮载荷、主轴载荷、连轴器载荷和塔架载荷等）；根据载荷和功率确定所选定机型主要部件的技术参数（齿轮箱、发电机、变流器、连轴器、偏航和变桨距电机等）和型式。
以上内容建议用计算机编程实现，确定整机和各部件（系统）的主要技术参数。
（3）塔架根部截面应力计算。
计算暴风工况下风轮的气动推力，参考风电机组的整体设计参数，计算塔架根部截面的应力。
风力发电机组设计与制造课程设计报告-风力发电设计报告
《风力发电机组设计与制造》课程设计报告院系：可再生能源学院班级：风能0902班******学号：**********指导老师：田德、王永提交日期：一、设计任务书1、设计内容风电机组总体技术设计2、目的与任务主要目的：1)以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2)熟悉相关的工程设计软件；3)掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：1)确定风电机组的总体技术参数；2)关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；3)计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数；4)完成叶片设计任务；5)确定塔架的设计方案。
每人撰写一份课程设计报告。
3、主要内容每人选择功率范围在1.5MW至6MW之间的风电机组进行设计。
1）原始参数：风力机的安装场地50米高度年平均风速为7.0m/s，60米高度年平均风速为7.3m/s，70米高度年平均风速为7.6 m/s，当地历史最大风速为48m/s，用户希望安装1.5 MW 至6MW之间的风力机。
采用63418翼型，63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1所示。
空气密度设定为1.225kg/m3。
2）设计内容（1）确定整机设计的技术参数。
设定几种风力机的C p曲线和C t曲线，风力机基本参数包括叶片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动系统形式和塔架高度等，根据标准确定风力机等级；（2）关键部件气动载荷的计算。
设定几种风轮的C p曲线和C t曲线，计算几种关键零部件的载荷（叶片载荷、风轮载荷、主轴载荷、连轴器载荷和塔架载荷等）；根据载荷和功率确定所选定机型主要部件的技术参数（齿轮箱、发电机、变流器、连轴器、偏航和变桨距电机等）和型式。
以上内容建议用计算机编程实现，确定整机和各部件（系统）的主要技术参数。
（3）塔架根部截面应力计算。
计算暴风工况下风轮的气动推力，参考风电机组的整体设计参数，计算塔架根部截面的应力。
风电机组设计与制造课程教学设计最终版
课程设计(综合实验)报告( 2012 –2013 年度第二学期)名称：《风力发电机组设计与制造》课程设计报告院系：可再生能源学院班级：风能xxxxx班学号：xxxxxxxxxxxx学生姓名：xxxxxx指导教师：田德、王永设计周数： 2成绩：日期：20xx年x月x日目录任务书 (5)一设计内容 (5)二目的与任务 (5)三主要内容 (5)四进度计划 (7)五设计（实验）成果要求 (7)六考核方式 (8)总体参数设计 (8)一额定功率 (8)二设计寿命 (8)三额定风速、切入风速、切除风速 (8)四重要几何尺寸 (8)1风轮直径和扫掠面积 (8)2轮毂高度 (8)五总质量 (9)六发电机额定转速和转速范围 (9)七叶片数B (9)八功率曲线和C T曲线 (9)1功率曲线 (9)2C T曲线 (10)九确定攻角Α，升力系数C L，叶尖速比Λ，风能利用系数C P (10)十风轮转速 (12)十一其他 (12)十二风电机组等级选取 (12)叶片气动优化设计 (13)一优化过程 (13)二叶片优化结果 (14)主要部件载荷计算 (14)一叶片载荷计算 (15)1作用在叶片上的离心力F C (15)2作用在叶片上的风压力F V (15)3作用在叶片上的气动力矩 (16)4作用在叶片上的陀螺力矩M K (16)二主轴载荷计算 (16)三塔架载荷计算 (17)1暴风工况风轮气动推力计算 (17)2塔架的强度设计（考虑塔架高度折减系数的强度计算） (18)主要部件功率 (20)一发电机 (20)二变流器 (21)三齿轮箱 (21)四联轴器 (21)五偏航 (22)风电机组布局 (22)设计总结 (32)参考文献 (25)附页 (25)任务书一设计内容风电机组总体技术设计二目的与任务主要目的：1. 以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2. 熟悉相关的工程设计软件；3. 掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：1. 确定风电机组的总体技术参数；2. 关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；3. 计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数；4. 完成叶片设计任务；5. 确定塔架的设计方案。
风力发电机组设计制造课程设计
风力发电机组设计制造课程设计
一、课程设计目的
本课程设计旨在让学生通过对风力发电机组设计制造的实践操作，深入掌握风力发电机组的原理和结构，了解风力发电机组的设计流程和制造工艺，提高学生的工程实践能力和综合素质。
二、课程设计内容
1. 风力发电机组设计流程的学习和掌握，包括制定设计方案、进行初步设计、进行详细设计、进行制造和测试等环节。
2. 风力发电机组的结构和原理的学习和掌握，包括风轮、主轴、变速箱、发电机、控制系统等部分的设计和制造。
3. 风力发电机组的制造工艺的学习和掌握，包括材料选择、加工、装配、测试等环节。
4. 风力发电机组的实验操作，包括组装、调试、测试等环节，对风力发电机组的性能进行评估和分析。
三、课程设计要求
1. 学生需要在指导老师的指导下，独立完成风力发电机组的设计和制造。
2. 学生需要按照设计流程，制定设计方案、进行初步设计、进行详细设计、进行制造和测试等环节。
3. 学生需要掌握风力发电机组的结构和原理，包括风轮、主轴、变速箱、发电机、控制系统等部分的设计和制造。
4. 学生需要掌握风力发电机组的制造工艺，包括材料选择、加工、装配、测试等环节。
5. 学生需要按照实验要求，组装、调试、测试风力发电机组，对其性能进行评估和分析。
四、课程设计评分标准
1. 设计方案：10分
2. 初步设计：20分
3. 详细设计：30分
4. 制造和测试：30分
5. 实验操作：10分总分：100分。
风力发电机组设计与制造讲解
引入切向诱导因子h=(Ω+ω)/Ω ,其中 是风轮转 速。则，比较小时，可认为上式依然成 立，因此
dM vr31 k h 1dr
从而可知，在r~r+dr环域上，气流所提供的功 率为
dP dM v2r31 k h 1dr
叶素理论
①轴向风速
②气流相对叶片的角速 度为
v (1 k)v / 2 ( / 2) (1 h) / 2
dF rv(v2 v22 )dr
联立（2-1）、（2-5）两式，可得
v v v2 / 2
引入轴向诱导因子 k=v2/v∞
v 1 k v / 2
dF v2 (1 k 2 )dr
气流经过风轮后，除轴向速度会发生变化以 外，还将产生与风轮转动方向相反的旋 转角速度ω，因而作用在叶轮r~r+dr环域 上的转矩为
0.14
• C Iref(-)
0.12
• vref=5*v=5*7.6=38m/s,故风力发电机组等级可选为 IIIA等级
机型主要部件的功率
变流器 额定功率
P 2000
Pr
3
0.95
2105 kW
发电机 额定功率
Pr
P
2 3
2000 0.97 0.95
2170 kW
发电机
• 额定功率2170kW • 额定电压 690v • 额定频率 50Hz • 额定转速1800rpm • 转速范围 1000-2000rpm • 定子额定电流 1035A • 转子额定电流 382A • 形式 4极双馈异步电机 • 绝缘等级 F • 效率 97% • 重量 6.8t
设 r / v，则
coL
1 2
Cw2Cl dr
风力机设计课程设计
风力机设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解风力发电的基本原理，掌握风力机的主要结构及其功能。
2. 学生能够运用物理知识，分析风力机设计中的能量转换过程。
3. 学生能够掌握风力机设计中涉及的基本参数，如风速、叶片长度、转速等，并了解它们之间的关系。
技能目标：1. 学生能够运用所学的理论知识，通过小组合作设计一个简单的风力机模型。
2. 学生能够运用数学和科学方法对风力机模型的性能进行预测和评估。
3. 学生通过实际操作，提高动手能力和团队协作能力，培养解决实际问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对可再生能源的兴趣和认识，增强环保意识和可持续发展的理念。
2. 学生在设计过程中能够体验到创新和实践的乐趣，激发对科学探究的热情。
3. 学生通过课程学习，培养批判性思维和问题解决能力，增强自信，形成积极向上的学习态度。
课程性质：本课程为跨学科综合实践课程，结合物理、数学、工程学等多学科知识。
学生特点：假设学生为八年级，具有一定的物理知识基础，对科学探究有好奇心，喜欢动手操作。
教学要求：课程注重理论与实践相结合，鼓励学生主动探究，合作学习，通过实际设计任务促进知识的综合运用。
教学过程中注重培养学生的创新能力，科学思维和解决问题的能力。
通过明确具体的课程目标，使学生在学习结束后能够展示具体的成果，如设计报告、模型展示等。
二、教学内容1. 引入风力发电基本概念，介绍风力机的工作原理，对应教材中“可再生能源”章节。
- 风能的特点和利用方式- 风力机的组成部分及其功能2. 风力机设计原理及关键参数学习，对应教材中“简单机械”及“能量转换”章节。
- 风速、叶片长度、转速等参数对风力机性能的影响- 叶片设计原理，包括翼型、攻角等概念3. 风力机模型的制作与测试，结合教材中“科学探究”及“项目实践”章节。
- 分组设计风力机模型，制定设计计划和步骤- 制作模型，并进行性能测试，如风速、电压输出等4. 数据分析与优化，对应教材中“数据处理”章节。
风力机课程设计结果
风力机课程设计结果一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握风力机的基本原理、结构和工作特点；技能目标要求学生能够运用风力机的原理和知识解决实际问题；情感态度价值观目标要求学生树立环保意识，认识风力机在新能源开发和环境保护方面的重要性。
通过对风力机的了解和学习，使学生能够掌握风力机的基本原理和结构，提高他们的科学素养；培养学生运用风力机知识解决实际问题的能力，激发他们的创新精神；引导学生关注新能源开发和环境保护，培养他们的社会责任感和使命感。
二、教学内容根据课程目标，本课程的教学内容主要包括风力机的基本原理、结构和工作特点。
教学大纲如下：1.风力机概述：介绍风力机的定义、分类和应用领域。
2.风力机的基本原理：讲解风力机的工作原理，包括气流动力学、叶轮设计和转换效率等方面。
3.风力机的结构：介绍风力机的各个组成部分，如叶片、塔架、传动系统和发电机等。
4.风力机的工作特点：分析风力机在不同风速、风向和环境条件下的工作性能。
5.风力机实例分析：以实际风力机为例，讲解其设计和运行特点。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握风力机的基本原理和知识。
2.讨论法：学生分组讨论，培养他们运用风力机知识解决实际问题的能力。
3.案例分析法：分析实际风力机案例，使学生了解风力机在不同环境下的应用。
4.实验法：安排风力机模型实验，让学生亲身体验风力机的工作原理。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
1.教材：选用权威、实用的风力机教材，为学生提供系统、科学的学习资料。
2.参考书：推荐学生阅读相关领域的参考书籍，拓展他们的知识视野。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性和生动性。
4.实验设备：准备风力机模型和相关实验器材，为学生提供实践操作的机会。
风力发电机组设计制造课程设计
风力发电机组设计制造课程设计1. 引言风力发电机组是一种利用风能转化为电能的装置，它具有清洁、可再生的特性，因此在可持续发展的背景下得到了广泛应用。
本课程设计旨在帮助学生全面了解风力发电机组的设计与制造过程，培养学生的创新设计能力和解决实际问题的能力。
2. 课程设计目标本课程设计的目标是使学生能够：•理解风力发电机组的基本原理和工作机制；•掌握风力发电机组设计的基本步骤和关键技术；•运用所学知识，独立完成一个风力发电机组的设计项目；•培养学生的团队合作意识和沟通协作能力。
3. 课程设计内容3.1 风力发电机组基础知识•风能资源与分布•风力发电机组的组成和工作原理•风力发电机组的分类及特点3.2 风力发电机组设计流程•需求分析和目标设定•可行性研究•初步设计•详细设计•制造与装配•调试与测试3.3 风力发电机组设计关键技术•风能转化技术•发电机选型与设计•控制系统设计•叶片设计与优化•结构强度分析与优化3.4 风力发电机组设计项目学生将分为若干个小组，每个小组负责一个风力发电机组的设计项目。
项目包括以下内容：•风力资源的调查与分析•需求分析和目标设定•初步设计方案的制定•详细设计方案的确定•部件的制造与装配•发电机组的调试与测试•设计报告的撰写4. 课程设计方法与评价方式4.1 教学方法•理论讲授：讲授风力发电机组的基础知识和设计原理；•实践操作：组织学生进行实际操作和实验，如风力资源的测量等；•分析案例：分析实际风力发电机组的设计案例，借鉴经验和教训；•项目实践：组织学生进行风力发电机组的设计与制造项目。
4.2 评价方式•设计报告评价：根据学生撰写的设计报告，评价其对课程内容的理解和实践能力；•项目实践评价：评价学生在设计项目中的团队合作能力和实践操作能力；•期末考试评价：考察学生对风力发电机组设计原理和关键技术的掌握程度。
5. 课程设计进度安排以下是本课程设计的大致进度安排：时间内容第1周风力发电机组基础知识讲解第2周-第3周风力发电机组设计流程讲解第4周-第5周风力发电机组设计关键技术第6周-第10周风力发电机组设计项目实践第11周-第12周项目实践总结和课程评价6. 总结本课程设计旨在通过理论讲授和实践操作相结合的方式，培养学生的风力发电机组设计与制造能力。
风力发电机组设计与制造(课堂汇报)
风力发电机的类型
风力机的种类式样很多，但由于风力机将风能转变为机械能的主要 部件是受风力作用而旋转的风轮，因此，风力机依风轮的结构及其 在气流中的位置大体分为两大类： ① 水平轴风力机 ② 垂直轴风力机
水平轴风力机简介
水平轴风力机的风轮围绕一个水平轴旋转，工作时，风轮的旋转平面与风 向垂直，风轮上的叶片是径向安置的，与旋转轴相垂直，用于风力发电的 风力机一般叶片数取1-4片，叶片数多的风力机通常称为低俗风力机，它 在低俗运行时，有较高的风能利用系数和较大的转矩。它的起动力矩大， 起动风速低，因而适用于提水。叶片数少的风力机通常称为高速风力机。 它在高速运行时有较高的风能利用系数，但起动风速较高。由于其叶片数 很少，在输出同样功率的条件下比低速风轮要轻得多，因此适用于发电。
风力风力发电机组偏航过程的规划 偏航设计载荷的确定 偏航驱动机构设计 偏航制动机构设计
风力机发电机组偏航过程的规划
大型风力发电机组都采用主动偏航。以下举例说明偏航操作应该实 现的主要功能： （1）自动偏航功能
当偏航系统收到中心控制器发出的需要自动偏航信号后，连续 3min时间内检测风向情况，若风向确定，同时机舱不处于对风位置， 松开偏航制动，起动偏航电动机运转，开始偏航对风程序，同时偏 航计时器开始工作。根据机舱所要偏转的角度，使风轮轴线方向与 风向基本一致。 （2）手动偏航功能
作用在偏航轴承上的径向力为
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作用在偏航轴承上的轴向力为
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风力发电机组设计与制造课程设计报告书
课程设计（综合实验）报告名称：风力发电机设计制造题目：风力发电机组整体技术设计目录课程设计任务书0第一章风力发电机组总体参数设计41.1 额定41.2 设计41.3 切出风速、切入风速、额定风速41.4 发电机额定转速及转速范围41.5 重要的几何尺寸51.5.1 转子直径和扫过面积51.5.2 轮毂61.6 刀片数量61.7 风轮转速71.8功率曲线、Cp曲线、Ct曲线、攻角ɑ87载荷计算18课程设计作业书一、设计内容风机整体技术设计二、宗旨与任务主要目的：1、以大型水平轴风力发电机组为研究对象，掌握系统整体设计方法；2、熟悉相关工程设计软件；3.掌握撰写研究报告的方法。
主要任务：每个学生独立完成风机的整体技术设计，包括：1、确定风机整体技术参数；2、关键部件（齿轮箱、发电机、变流器）的技术参数；3、计算关键部件（叶片、转子、主轴、联轴器、塔架等）的载荷及技术参数；4、完成叶片设计任务；5. 确定塔的设计。
6. 每个人写一份课程设计报告。
三、主要内容每个人选择功率范围在 1.5MW 到 6MW 之间的风力涡轮机进行设计。
1）原始参数：风机安装地点50米高处年平均风速为7.0m/s，60米处年平均风速为7.3m/s，60米处年平均风速为7.3m/s， 70米为7.6m/s，当地历史最大风速为49m/s，用户想安装1.5-6MW的风机。
使用63418翼型，63418翼型的升力系数和阻力系数数据如表1所示。
空气密度设置为1.225 kg/m 3 。
2) 设计内容(1) 该参数包括叶片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动系统形式和塔筒高度等。
风机等级按标准确定；(2) 关键部件气动载荷计算。
设置多台风机的C p曲线和C t曲线，计算几个关键部件的载荷（叶片载荷、转子载荷、主轴载荷、联轴器载荷和塔架载荷等）；根据负载和功率确定所选型号的主要部件的技术参数（齿轮箱、发电机、变流器、联轴器、偏航和变桨电机等）和类型。
第三次课设设计报告.
课 程 设 计 用 纸教师批阅摘要本文针对现代大型水平轴风力机结构和运行特点、结合外部环境和相关标准，对风力发电机组设计进行了相关研究。
本次设计以2.5MW 的风力发电机组为设计对象，应用MATLAB 软件对相关数值进行计算与校正。
这次设计主要包括课程设计的意义、设计原始资料与参数、风电机组总体设计、载荷计算与分析、叶片气动参数设计以及发电机的选择。
第一章我们对风电场设计意义进行了阐述；第二章则是通过对相关设计资料以及参数进行整理分析。
第三章，我们通过对风电场进行整体设计，具体包括整体参数设计以及整体布局设计。
确定了风力发电机组的设计等级、相关参数以及整体的布局形式。
第四章，我们对载荷进行了计算，主要包括叶片载荷计算、风轮载荷计算、主轴载荷计算以及塔架载荷计算。
第五章，我们进行的叶片气动设计。
通过前面所选择的叶片翼型，对叶片进行气动外形设计、性能计算；并且通过MATLAB 程序对叶片的气动设计进行计算分析。
第六章是发电机的选择。
这通过我们先前的计算分析，并结合实际情况，我们选择了2.7MW 的交流双馈式异步发电机，并对主轴和传动链进行了相关计算。
关键词：风电机组、设计、MATLAB课程设计用纸教师批阅AbstractThe for modern large-scale horizontal axis wind turbine structure and operating characteristics, combined with the external environment and relevant standards, on thedesign of wind turbine were related research. The design of the wind turbine 2.5MW asthe design object, the numerical calculation and correction using MATLAB software.This design mainly includes the meaning of curriculum design, original data andparameter design, wind power unit overall design, load calculation and analysis, leafgas dynamic parameters design and the selection of generator.The first chapter we significance to the wind farm design is discussed in this paper; thesecond chapter is through analyzing and arranging the related design data and parameters.The third chapter, we based on the wind farm to the overall design, includingoverall design parameters and overall layout design. Determine the design level, therelated parameters and the overall layout of the wind turbine.The fourth chapter, we on the load were calculated including blade load calculation, wind wheel load calculation, spindle load calculation and the load of tower calculation.The fifth chapter, we carry out the aerodynamic design of the blade. Through thefront of the blade airfoil, on leaf gas aerodynamic shape design, performance calculation; and through the matlab program on leaf gas dynamic design calculationand analysis.The sixth chapter is the choice of generators. This through our previouscalculation analysis, and combined with the actual situation, we choose the 2.7mw ACdouble fed induction generator, and the relevant calculation of the spindle and drivechain.Key words: wind turbine, design, MATLAB课程设计用纸教师批阅目录一、课程设计的意义 (4)二、设计原始资料与参数 (4)1、风资源条件 (4)2、风电场业主要求 (4)3、风电机组初始参数选择 (4)三、风电机组总体设计 (6)1、总体参数设计 (6)2、总体布局设计 (8)四、载荷计算与分析 (10)1、叶片载荷计算 (10)2、风轮载荷计算 (12)3、主轴载荷计算 (13)4、塔架载荷计算 (14)五、叶片气动参数设计 (17)1、初步气动外形设计 (17)2、叶片性能计算与设计修正 (17)六、发电机参数选择 (19)七、参考文献 (23)八体会 (22)九、附录（设计程序） (23)课程设计用纸1、课程设计的意义教师批阅本课程设计是在学生完成《风电机组设计与制造》专业课程学习之后开展的，它是对专业理论知识的深化和实践。
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《风力发电机组设计与制造》课程设计报告一、设计任务书1、设计内容风电机组总体技术设计2、目的与任务主要目的：1)以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体设计方法；2)熟悉相关的工程设计软件；3)掌握科研报告的撰写方法。
主要任务：每位同学独立完成风电机组总体技术设计，包括：1)确定风电机组的总体技术参数；2)关键零部件（齿轮箱、发电机和变流器）技术参数；3)计算关键零部件（叶片、风轮、主轴、连轴器和塔架等）载荷和技术参数；4)完成叶片设计任务；5)确定塔架的设计方案。
每人撰写一份课程设计报告。
3、主要内容每人选择功率范围在1.5MW至6MW之间的风电机组进行设计。
1）原始参数：风力机的安装场地50米高度年平均风速为7.0m/s，60米高度年平均风速为7.3m/s，70米高度年平均风速为7.6 m/s，当地历史最大风速为48m/s，用户希望安装1.5 MW至6MW之间的风力机。
采用63418翼型，63418翼型的升力系数、阻力系数数据如表1所示。
空气密度设定为1.225kg/m3。
2）设计内容（1）确定整机设计的技术参数。
设定几种风力机的C p曲线和C t曲线，风力机基本参数包括叶片数、风轮直径、额定风速、切入风速、切出风速、功率控制方式、传动系统、电气系统、制动系统形式和塔架高度等，根据标准确定风力机等级；（2）关键部件气动载荷的计算。
设定几种风轮的C p曲线和C t曲线，计算几种关键零部件的载荷（叶片载荷、风轮载荷、主轴载荷、连轴器载荷和塔架载荷等）；根据载荷和功率确定所选定机型主要部件的技术参数（齿轮箱、发电机、变流器、连轴器、偏航和变桨距电机等）和型式。
以上内容建议用计算机编程实现，确定整机和各部件（系统）的主要技术参数。
（3）塔架根部截面应力计算。
计算暴风工况下风轮的气动推力，参考风电机组的整体设计参数，计算塔架根部截面的应力。
最后提交有关的分析计算报告。
4、进度计划4 塔架根部截面应力计算 1天5 报告撰写 1.5天6 课程设计答辩1.5天5、 设计（实验）成果要求提供设计的风电机组的性能计算结果； 绘制整机总体布局工程图。
6、 考核方式每人提交一份课程设计报告；准备课程设计PPT ，答辩。
二、总体参数设计 1、额定功率根据《设计任务书》选定额定功率为5MW 。
2、设计寿命一般风力机组设计寿命至少为20年，这里选20年设计寿命。
3、切出风速、切入风速、额定风速 切入风速 取 V in =3m/s 切出风速 取 V out =25m/s 额定风速 取 V r =13m/s对于一般变桨距风力发电机组（选5MW ）的额定风速与平均风速之比为1.70左右，在70m 处：V r =1.70V ave =1.70×7.6≈13m/s 4、发电机额定转速和转速范围 5、重要几何尺寸（1）风轮直径和扫掠面积由风力发电机组输出功率得叶片直径：D=3r p 1238P V C rπρηηη==114m其中：P r--风力发电机组额定输出功率，取5000kW；--空气密度（一般取标准大气状态），取1.225kg/m3；V r--额定风速，取13m/s；D--风轮直径；--传动系统效率，取0.92；--发电机效率，取0.95；--变流器效率，取0.95；C p--额定功率下风能利用系数,取0.44。
由直径计算可得扫掠面积：S===10207综上可得风轮直径D=114m，扫掠面积S=10207。
（2）轮毂高度轮毂高度是从地面到风轮扫掠面中心的高度，用Z hub表示Z hub=Z t+Z j=70+2.25.=72.25m式中Z j—塔架高度；Z t—塔顶平面到风轮扫掠中心高度。
6、叶片数B=3现代风力发电机的实度比较小，一般需要1-3个叶片。
选择风轮叶片数时考虑风电机组性能和载荷、风轮和传动成本、风力机气动噪声及景观影响等因素。
3叶片较1、2叶片风轮有如下优点：●平衡简单、动态载荷小。
基本消除了系统的周期载荷，输出较稳定转矩；●能提供较佳的效率；●更加美观；●噪声较小；●轮毂较简单等。
综上所述，叶片数选择3。
7、功率曲线和C t曲线(1)、功率曲线自然界风速的变化是随机的, 符合马尔可夫过程的特征, 下一时刻的风速和上一时刻的结果没什么可预测的规律。
由于风速的这种特性, 可以把风力发电机组的功率随风速的变化用如下的模型来表示：P(t)=P stat(t)+(t)式中P(t)--在真实湍流风作用下每一时刻产生的功率, 它由t时刻的V(t)决定;P stat(t)--在给定时间段内V(t)的平均值所对应的功率；(t) 表示t 时刻由于风湍流引起的功率波动。
对功率曲线的绘制, 主要在于对风速模型的处理。
若假定上式表示的风模型中P stat(t)的始终为零, 即视风速为不随时间变化的稳定值, 在切入风速到切出风速的范围内按照设定的风速步长, 得到对应风速下的最佳叶尖速比和功率系数,带入式：式中：--传动系统效率，取0.92；--发电机效率，取0.95；--变流器效率，取0.95；C p--额定功率下风能利用系数,取0.44；--空气密度（一般取标准大气状态），取1.225kg/m3；D—风轮直径，取114m；V—风速，单位m/s。
由以上公式，使用excel计算出不同风速对应的功率值, 将得到的数据对绘制成风速-功率曲线图, 该曲线图即是机组的静态功率曲线。
(2)、C t曲线计算并参考相关数据得到C t曲线如下：8、确定攻角α，升力系数C l，叶尖速比λ，风能利用系数C p风力机翼型为63418,根据翼型的气动数据得到升阻比随攻角变化的曲线见下图：从图中可以得出翼型取得最佳升阻比时攻角，此时升力系数C l=0.904，C d=0.007本设计取攻角为，此时升力系数和阻力系数分别为C l=1.307，C d=0.018。
三叶片风力发电机组的风轮叶尖速比一般在6至8之间，本设计取7。
不同攻角下的风能利用系数随叶尖速比的变化曲线即C P-曲线如图1，由C p-曲线可得出C p=0.44。
9、风轮额定转速风轮额定转速可由下式计算得到：n r ===15r/min10、功率控制方式：主动变桨距控制。
11、制动系统形式：第一制动采用气动刹车，第二制动采用高速轴机械刹车。
12、风力机等级由IEC 标准，如下表，选择风力机等级为IECIIIA 。
WTGS 等级 I II III IV Sv ref [m/s] 50 42.5 37.5 30 由设计者规定各参数v ave [m/s] 10 8.5 7.5 AI 15 0.18 0.18 0.18 0.18 a2 2 2 2 BI 15 0.16 0.16 0.16 0.16 a3333阶段性总结总体参数 设计值 总体参数 设计值 叶片数 B=3 风轮直径 D=114m 额定输出功率 P=5MW 轮毂高度 Z hub =70m 设计寿命 20年 风能利用系数 C p =0.44切入风速 V in=3m/s 叶尖速比切出风速 V out =25m/s 功率控制方式 主动变桨距控制 额定风速V r =13m/s制动形式气动刹车、机械刹车风轮额定转速n r =15r/min传动系统高传动比齿轮箱传动风力机等级IECIIIA电气系统双馈发电机+变流器三、叶片气动优化设计 1、计算各剖面的叶尖速比将叶片分为10个叶素，每个叶素间隔0.05R ，其中5%半径处叶片是筒状，10%-60%半径处采用钝后缘叶片，65%-100%半径处 采用通用风电机组叶片翼型。
叶片内圈采用钝后缘翼型，外圈采用63418翼型。
根据下式求各叶素的叶尖速比λ。
r R λλ=叶素位置和叶尖速比数值见下表：2、叶片攻角及弦长优化设计计算步骤 ⑴求ψ利用公式3arctan 31πλ+=ψ⑵求轴向干扰因子k 利用公式k =ψ⑶求切向干扰因子h 利用公式h =⑷求入流角φ利用公式)11cot(kharc ++=λφ⑸求叶素桨距角βαφβ-=⑹计算叶片弦长C)1(cos )1(8+-=h BC h r C l φπ叶片气动特性通过excel 计算，得到：位置%半径r(m/s)叶尖速比λyk h j βC(修正后)0.050 2.8500.350 1.1590.424 2.7750.8230.648 5.8420.100 5.7000.700 1.2510.384 1.6550.6400.4667.2320.1508.550 1.050 1.3170.364 1.3370.5070.333 6.9030.20011.400 1.400 1.3640.353 1.2030.4130.239 6.1580.25014.250 1.750 1.3980.347 1.1350.3460.172 5.4160.30017.100 2.100 1.4230.343 1.0950.2960.122 4.7760.35019.950 2.450 1.4420.341 1.0710.2580.084 4.2440.40022.800 2.800 1.4560.339 1.0550.2290.054 3.8050.45025.650 3.150 1.4680.338 1.0440.2050.030 3.4400.50028.500 3.500 1.4780.337 1.0360.1860.011 3.1350.55031.350 3.850 1.4860.337 1.0290.169-0.005 2.8770.60034.200 4.200 1.4930.336 1.0250.156-0.019 2.6560.65037.050 4.550 1.4990.336 1.0210.144-0.030 2.4660.70039.900 4.900 1.5040.335 1.0180.134-0.040 2.3000.75042.750 5.250 1.5080.335 1.0160.125-0.049 2.1540.80045.600 5.600 1.5120.335 1.0140.118-0.057 2.0260.85048.450 5.950 1.5150.335 1.0120.111-0.064 1.9110.90051.300 6.300 1.5180.335 1.0110.105-0.070 1.8090.95054.150 6.650 1.5210.334 1.0100.100-0.075 1.7171.00057.0007.0001.5230.3341.0090.095-0.080 1.634叶片根部处理方式：距叶根0 ~ 5m 处制作成直径为2m 的圆柱结构处理； 且根部采用钻孔组装式结构。