水平轴风力机课程设计
第三章__水平轴风力机的气动设计
第3章水平轴风力机的气动设计水平轴式风力机无论过去还是现在都是最流行、采用最广泛的。
从古代传统的水平轴风车到现在功率已达兆瓦级的水平轴风力发电机，其发展历史和应用规模充分说明了它在风力机领域的地位。
1759年，英国人John Smeaton在著名的荷兰风力磨(见图3-1)上已把水平轴风C=。
而在空气动力学、新型材料、加工制造技术等近代科力机的功率系数提高到了0.28P技成果的支持下，现在水平轴风力机的功率系数已达到0.5左右。
为了制造出效率高、运行可靠的风力机，在它投入制造前，必须设计解决以下两个问题。
①首先是确定风轮的基本几何尺寸与特性参数，如叶片数、风轮直径、叶尖速比等；确定叶片的空气动力参数，如翼型、各叶素弦长，各叶素安装角、叶片外形等。
②其次要确定叶片和风力机所受的力，以便按照强度、刚度要求设计叶片结构和叶轮，使叶片和风力机具有可靠的安全性能以承受它所处环境的恶劣运行条件。
图3-1 荷兰风力磨3.1叶片数和风轮直径的确定风力机风轮的基本几何尺寸与特性参数取决于它的使用目的和当地的年平均风能密度。
如果要在风能丰富的地方建一台风力机用于发电，因要连接一个高转速的发电机，为避免齿轮箱过高的增速比，就需要风轮有尽可能高的工作转速，所以应选择具有高叶尖速比λλ=～。
值的风轮。
这时它也具有较高的功率系数，高速风轮的58将风力机用于乡村和偏远地区的提水、制热，而当地年均风速又不高，则用叶尖速比λ=～2的低速、多叶片风力机就比较合适。
1低速风力机虽然功率系数低，但它可获得很大的转矩输出，在较低风速下也能为负载(泵)提供较高的起动转矩。
3.1.1叶片数z的确定依使用目的、当地的风能状况决定水平轴风力机是采用高速还是低速风轮之后，叶片数图3-2 具有代表性的风力机的性能函数z也就相应地被限定了。
图3-2给出不同形式风轮的功率系数与叶尖速比间的关系。
λ>的大型高速风力机而言，选择的叶片数究竟是1个、2个还是3个，需要考虑以对5下四个原则。
风力发电站课程设计
风力发电站课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解风力发电的基本原理，掌握风力发电站的工作流程及组成结构。
2. 学生能掌握风力发电在我国能源领域的地位和作用，了解相关能源政策及发展趋势。
3. 学生能够描述不同类型的风力发电机特点，并分析其优缺点。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析风力发电站建设的地理环境和技术条件。
2. 学生能够通过实际操作，掌握风力发电机模型的制作方法，培养动手实践能力。
3. 学生能够运用科学探究方法，对风力发电站的运行效率进行评估。
情感态度价值观目标：1. 培养学生关注可再生能源利用和环境保护的意识，增强节能减排的责任感。
2. 培养学生对新能源技术的兴趣和好奇心，激发创新精神。
3. 培养学生团队协作精神，提高沟通与交流能力。
课程性质：本课程为科学探究类课程，结合学生所在年级的知识深度，注重理论与实践相结合，培养学生的动手操作能力和科学思维。
学生特点：学生具备一定的科学知识和动手能力，对新能源技术感兴趣，具有较强的探索欲望。
教学要求：教师需采用启发式教学方法，引导学生主动参与课堂，注重培养学生的实践能力和创新能力。
同时，关注学生的个体差异，因材施教，确保每位学生都能达到课程目标。
通过课后评估，检验学生的学习成果，为后续教学提供依据。
二、教学内容1. 引言：介绍风力发电的基本概念，引导学生关注新能源领域的发展。
- 章节关联：课本第三章“新能源的开发与利用”。
2. 风力发电原理：- 风能转化为电能的过程；- 风力发电机的基本结构及工作原理；- 课本第二章“电与磁”相关知识。
3. 风力发电站的构成与运行：- 风力发电机、塔架、控制器、逆变器等组成部分；- 风力发电站的运行流程及管理；- 课本第四章“电力系统及其自动化”。
4. 风力发电机类型及特点：- 水平轴风力发电机、垂直轴风力发电机；- 各类型风力发电机的优缺点对比；- 课本第三章“风力发电技术”。
5. 风力发电站建设与评估：- 风力发电站建设的地理环境和技术条件；- 风力发电站运行效率的评估方法；- 课本第五章“能源项目的环境影响评价”。
水平轴风轮的气动设计
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6.3 风轮设计参数
6.3.1 风轮叶片数
(2) 减少风轮叶片的数量，则可 降低风轮的成本。 (3) 叶片叶素的弦长与叶片数Z成 反比。 (4) 风轮转动质量的动平衡，振动 控制的难易，风轮运转的噪音。
图6-12 叶片数对风轮性能的影响
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6.2 风轮功率特性
利用第五章所讲的叶素动量理论， 可以重复计算不同尖速比下的风能利 用系数，得到与叶尖速比的关系曲 线，即风轮功率特性曲线，表达了： 1. 同一转速下不同风速的风能利用 系数； 2. 同一风速下不同转速的风能利用 系数。 若采用变桨距功率输出，则需要同时 计算出不同浆距角下的风轮特性曲线。 如图6-8
12
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优化计算
• • 解：根据公式核算的
2 r n 4.17 r 60Vw
则可以看出小于最佳λopt=5.8及风 能利用系数 Cpmax=0.44，风能没 有高效利用；
2P Cp 0.29 3 Vw C p
•
据最佳λopt=5.8改进风机转速n’：n 30Vw 30 5.8 13 20.57(r / min)
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练习1
• S80/2500kW风轮机优化设计，已知该型号风力机，设计 风速15m/s，设计转速15.0r/min，风场风密度1.21kg/m3 （求改进后的转速及风力机功率） （λopt=7.0， Cpmax=0.43） 答案： n=25.1r/min，P*=4413KW
图6-1 风力机的设计流程
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风力机 课程设计
风力机课程设计一、 设计任务1） 基于叶素和动量理论设计设计水平轴风力机叶片； 2） 绘制风力机叶片弦长随叶片展向长度的变化曲线； 3） 绘制风力机叶片扭角随叶片展向长度的变化曲线； 4） 绘制设计风力机的性能曲线；5） 绘制设计叶片的图纸，以及各位置的叶片翼型结构图纸； 6） 编写设计说明书，并附上必要的计算公式 二、 基础理论切向速度： 轴向速度： 叶素合成流速： 入流角：sin Φ=(1)U a w ∞- cos Φ=(1')2r a aΩ+ 攻角：α=Φ-β垂直分力：sin cos y l d C C C =Φ-Φ 水平分力：cos sin x l d C C C =Φ+Φ 迭代方程：22214sin 4sin r rx y a C C a σσ=[()-]-ΦΦ2'14sin r ya C a σ=-Φλμ叶片弦长实度： 22r N c N cR Rσ==ππμ 叶素单位圆环扇面：24()'(1)M U r a a r r δ∞δ=πρΩ-0(1')y V r a =Ω+w ==01(1)x V V a =-风能利用系数表达式： 3212p P C U R ρ∞=π翼型与尖速比的关系：2r l C σλ=风轮直径设计：D =三、 设计流程图四、 计算说明书所选翼型为：NACA 2413 最大升阻比：l dC C = 89.2912l C =0.8513 d C =0.0095表1 风轮直径和转速表2 μ=0.1时迭代结果表3 μ=0.2时迭代结果表4 μ=0.3时迭代结果表5 μ=0.4时迭代结果表6 μ=0.5时迭代结果表7 μ=0.6时迭代结果表8 μ=0.7时迭代结果表9 μ=0.8时迭代结果表10 μ=0.9时迭代结果表11 μ=1时迭代结果表12 p C值校验（C取值为0.4）pP =ΩM ∑= 12820.5180813881×7.8= 100000.041034827W将以上P 值带入，所以 p C 校验值为：3212p PC U R ρ∞=π= 0.399975541775801p C 取值为0.4 所以：p C 误差为p p p C C C ε-=计算假设假设==-0.00611%表13 设计总结c-μ图β-μ图表14C-λ关系p。
水平轴风力发电机设计
目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)1 绪论 (1)1.1风能资源的概述 (1)1.2风能资源的利用 (1)1.3风能资源利用的原理 (1)1.4风力发电的输出 (3)1.5风力发电机的种类 (3)1.5.1水平轴风力发电机 (3)1.5.2垂直轴风力发电机 (4)2 水平轴发电机的基本功能构成及工作原理 (5)2.1水平轴风力发电机的结构简介 (5)2.2水平轴发电机关键部件详细介绍认知 (6)2.2.1风轮叶片介绍 (6)2.2.2发电机 (6)2.2.3调速机构 (8)2.2.4调向机构 (9)2.2.5手刹车机构 (9)2.2.6塔架 (10)3 小型风力发电机叶轮和发电机装置的选择确定 (11)3.1设计风速的确定 (11)3.2风轮外形的计算 (12)3.2.1风能利用系数Cp (12)3.2.2风轮的扫掠面积确定 (12)3.2.3风轮直径的确定 (13)3.2.4回转体水平轴向力的计算 (14)3.2.5发电机的选择确定 (14)4 水平轴风力发电机回转体的设计与计算 (16)4.1回转体结构设定 (16)4.2轴承的计算与选用 (16)4.2.1轴承的功能与作用 (16)4.2.2轴承的查表选用 (16)5 塔架 (22)5.1塔架高度的确定 (22)5.2塔架材料的确定 (22)5.3整体建模效果图 (23)总结 (24)参考文献 (25)致谢 (26)摘要风能是清洁绿色的动力，风力能源目前相对于我国来说还是相当充裕的。
风力发电就是获取风能最主要的一种方法。
风力发电的根本工作原理，是通过风力使其叶片转动，然后经过增速机把风轮转动的速度提高到一定的值，继而使发电机正常工作然后发电。
现在风力发电技术已经达到了一定的地步，基本风速达到3m/s的速度后，发电机就可以开使正常工作继而发电。
该课题是设计一台小型水平轴风力发电机，它的基本组成部件主要有以下五种①叶片②发电机③回转体④塔架⑤控制系统等。
风力机课程设计任务书
风力机空气动力学课程设计
任务书及说明
风电机组叶片气动设计
设计任务：
1）基于叶素和动量理论设计水平轴风力机叶片； 2）绘制风力机叶片弦长随叶片展向长度的变化曲线； 3）绘制风力机叶片扭角随叶片展向长度的变化曲线； 4）绘制设计风力机的p C 性能曲线； 5）编写设计说明书，并附上必要的计算公式
设计思路及其设计过程
一、所用基础理论
动量理论：描述作用在风轮上的力与来流速度之间的关系。
叶素理论：将风轮叶片沿展向分成若干微段，即叶素，并假设在每个叶素上作用的气流相互之间没有干扰，作用在叶片上的力可分解为升力和阻力。
叶素-动量理论：假设各个叶素单元作用相互独立，各个圆环之间没有径向干扰，轴向诱导因子a 并不沿着径向方向改变。
二、叶片设计
(一) 相关参数的选定 1) 翼型
2) 叶片数目 3) 设计风速 4) 叶尖速比 5) 风能利用系数
(二) 设计计算
1) 根据如下所示的流程图计算
μ=的变化曲线2)对于计算结果进行分析，画出弦长和扭角随/r R
设计流程图一
流程图二：以流程图一为基础，绘制Cp 和λ的关系曲线。
水平轴风力机课程设计
课程设计说明书题目程度轴风力机的设计班级学号学生姓名指导教师课程设计任务书课程名称风能利用技术院〔系〕专业班级学号姓名课程设计题目课程设计时间: 年月日至年月日一、课程设计的目的及任务1主要目的：〔1〕以大型程度轴风力机为研究对象，掌握系统的总体技术参数计算方法；〔2〕熟悉程度轴风力机的总体设计方法；〔3〕掌握科研报告的撰写方法。
2主要任务：〔1〕确定风力机的总体技术参数；〔2〕计算关键零部件〔叶片、风轮〕载荷和技术参数；〔3〕完成叶片设计任务；〔4〕确定总体设计方案；〔5〕撰写一份课程设计报告。
二、课程设计的主要内容选择功率范围在至6MW之间的风电机组进展设计。
1原始参数风力机的安装场地50米高度年平均风速为，60米高度年平均风速为，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3。
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，风力机根本参数包括叶片数、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、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、风轮〕；根据载荷和功率确定所选定机型主要部件的技术参数。
以上内容建议用计算机编程实现，确定风力机的主要技术参数。
〔3〕最后提交有关的分析计算报告。
指导老师年月日负责老师年月日学生签字年月日沈阳航空航天大学课程设计成绩评定单课程名称风能利用技术院/系能源与环境学院专业新能源科学与工程课程设计题目程度轴风力机的设计学号姓名辩论日期年月日指导老师〔辩论组〕评语：课程设计成绩：指导老师〔辩论组〕签字：年月日目录一、设计概述 (1)1 我国开展风能的趋势及优势 (1)2 风力机概述 (1)风力机类型 (1)风力机的构造和组成 (1)3 大功率程度轴风力机开展的意义 (2)4 国内外风力机技术的现状 (2)国内风力机技术现状 (2)国外风力机技术现状 (3)5 风力机叶片设计的理论根底 (3)简化叶素理论设计方法 (3)5.2 Glauert理论设计方法 (4)二、设计内容 (5)1风力机额定功率、寿命、相关速度参数及叶片数等确实定 (5)额定功率 (5)设计寿命 (5)切入风速、切出风速、额定风速 (5)叶片数 (5)各局部效率 (5)2风力机几何参数确实定 (6)叶轮直径和扫掠面积 (6)叶轮扫掠面积 (6)3 风力机叶尖速比、转速确实定 (6)叶尖速比确实定 (6)转速确实定 (7)4 功率曲线，风能利用系数曲线，推力系数曲线 (7)5功率控制方式，传动系统，制动系统的选择 (10)功率控制方式 (10)传动系统 (11)制动系统 (11)6塔架高度 (11)7设计标准及风力机等级 (12)设计标准 (12)风力机等级 (12)8关键部件气动载荷计算 (12)利用Glauert理论设计 (14)三、设计结果 (16)四、相关图片及设计程序 (17)1 相关图片 (17)2Glauert理论程序 (18)五、结论 (20)1设计命题的合理性 (20)2设计的理论根底 (20)3设计运用的工具 (20)4设计中的缺乏与展望 (20)参考文献 (22)一、设计概述1 我国开展风能的趋势及优势1973 年发生的石油危机，特别是世界范围内化石燃料能源的大量消耗产生一系列的环境问题，给人类生存环境造成的危害日趋明显，风力发电才逐渐被重视起来，尤其到90 年代，由于科学技术的进步，风力发电从新能源中脱颖而出，成为一种最具工业开发规模的新能源。
水平轴风力发电机组工作原理及结构教学教材
二.风电机组分系统简介
风轮系统
MY1.5s风力发电机组吊装
风轮系统
ENERCON E-112叶 片
ENERCON E70
传动链
REPOWER 5M
发电机
CLIPPER LIBERTY 2.5MW
ENERCON E-112
偏航系统
塔架
概要
一.风电机组空气动力学简述 二.风电机组基本类型 三.风电机组分系统简介
一.风电机组空气动力学简述
1.翼型 2.攻角 3.翼型气动特性参数 4.作用在叶片上的气动力 5.作用在机组上的气动力 6.机组功率系数和推力系数 7.叶片气动外形设计简介
飞机是怎么抵抗地心引力的？
1.翼型
美国NACA系列：NACA44系列、NACA63系 列
0
4.作用在叶片上的力
4.作用在叶片上的力
气流方向:是指的风速与旋转速度的合速度的方向。
5.作用在整机上的气动力
6.机组功率系数和推力系数
功率系数
P C P 1 AV 3
2
推力系数
T CT 1 AV 2
2
7.叶片气动外形设计简介
气动设计过程
7.叶片气动外形设计简介
设计理论：
动量理论
美国NREL系列、丹麦RISO-A系列、 瑞典FFA-W系列和荷兰DU系列。
2.攻角αA
攻角:气流方向与翼弦之间的夹角。 升力的产生——压差产生的，用伯努利方程体现。 压力面（PS）与吸力面（SS）
3.翼型气动特性参数
升力系数
Cl
1 2
L V 2c
阻力系数
Cd
1 2
D V
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。
风力机原理课课程设计
风力机原理课课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握风力机的基本原理和结构，培养学生对可再生能源领域的兴趣和认识。
通过本课程的学习，学生将能够：1.描述风力机的基本结构和工作原理。
2.解释风力机如何将风能转化为电能。
3.分析风力机在不同风速和风向下的性能表现。
4.比较不同类型的风力机及其适用场景。
5.探讨风力机在可再生能源发展中的作用和前景。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.风力机的基本原理：介绍风力机的工作原理，风能的转化过程，以及风力机的能量输出和效率计算。
2.风力机的结构与设计：讲解风力机的各个组成部分，如叶片、塔架、发电机等，以及它们的功能和设计要求。
3.风力机的性能分析：分析风力机在不同风速、风向和环境条件下的性能表现，以及如何优化风力机的运行条件。
4.风力机的应用与前景：介绍风力机在可再生能源领域的应用，以及未来发展趋势和挑战。
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：1.讲授法：教师通过讲解风力机的基本原理、结构和应用，为学生提供系统的知识框架。
2.案例分析法：分析实际案例，让学生了解风力机的运行原理和实际应用。
3.实验法：学生进行风力机模型实验，让学生亲身体验风力机的工作过程。
4.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得和观点，培养学生的批判性思维和团队合作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《风力机原理与应用》，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：提供相关领域的学术论文和书籍，供学生深入研究。
3.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，直观地展示风力机的工作原理和实际应用。
4.实验设备：准备风力机模型和相关实验器材，让学生进行实际操作和观察。
五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业和考试三个部分，以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：通过课堂参与、提问和小组讨论等方式，评估学生在课堂上的积极性和主动性。
智能水平轴风力发电系统设计与实现
智能水平轴风力发电系统设计与实现随着人类对能源需求的不断增加，传统的火力发电等能源已经逐渐成为了不可持续的能源，因此新型能源风力能源的应用越来越得到人们的关注。
这里我们将介绍一种智能水平轴风力发电系统的设计和实现，满足人们对高效、低成本、低噪音的绿色能源需求。
一、系统设计原理该系统通过风轮引起整机转动，由于风轮的受力方向平行于水平轴，因此该系统称为水平轴风力发电系统。
该系统主要采用以下几个组成部分：1. 风轮叶片风轮叶片是基础的部件，在风的作用下，产生旋转的运动，具备能量转换的作用。
叶片采用空气动力学原理设计编制，使得风能被转化为机械能，效率高、动力大，有效利用风能的信息。
2. 风轮轴风轮轴是将叶轮引动力传递到整个发电机组的核心部件之一，采取其作用是将叶轮上产生的能产生的转动，传递到发电机组和总控制中心，实现能量转换目的。
3. 发电机组为了将机械能转化为电能，发电机组便成为了必不可少的一环。
发电机采用仿生学的设计思想，从噪音、振动、体积、能源等多方面进行优化，具有卓越的耐久性和发电效率。
4. 总控制中心为了使得以上组成部分协调运行，采用了总控制中心来进行监控和调整。
总控制中心主要实现以下功能：①收集系统工作状态、轮毂转速、风速等多种数据；②对这些数据进行分析和处理，实现智能控制；③调整工作状态，并将结果反映系统整体运转性能。
二、系统实现技术智能水平轴风力发电系统的实现需要多种技术的支持，以下几种技术是实现该系统的关键：1. 空气动力学原理空气动力学原理是基础，只有依靠这个原理来调整叶片最大限度地捕捉风能，才能改善风能利用率。
2. 总控制中心技术像智能水平轴风力发电系统这类规模较大、运行复杂的系统，需要一个完整的总控制中心来实现管理、监控和调整。
总控制中心技术可以使整个系统无人化，它可以监测各个部分的工作状况，根据实际情况和参数设定，自动调整发电机、叶片的角度，保证机组的平衡和稳定。
它还能实现系统优化，减小在不同工作状态下的能耗等。
水平轴风力机气动设计(十二步法)
CL 3 αc = α0 + (1 + ) Sp 0.11 1.08 3 = −5 + (1 + ) = 7.85o 0.11 9.7
• （11）根据αc，计算θ角{见第(5)步的表}
θ = φ -α
这里求出的安装角θ在根部太大，也可作适当修正。 θ
（12）绘制精确的叶片和翼型图.
• 2.风力机设计步骤 • (1)计算风轮直径D
P = C P 1 ρV13 1 πD 2 •η1 •η 2 2 4
= 0.49V13 D 2 C Pη1η 2
求得D=3.14m；取D=3.2m
• 设计风速 • 风轮设计风速(又称额定风速)是，影响 风力机的尺寸和成本。设计风速取决于使用 风力机地区的风能资源分布(平均风速和风速 的频度)。 • 确定风速 的大小，加可以按全午获得最 大能量为原则来确定；也有人提出以单位投 资获得最二个步骤，是一种设计高速 螺旋桨型风轮的“折衷”方法，它比简化方法之一要详细， 但又不及某些专门方法那样严格。只要所涉及的空气动力 学特性要求不是太高，这方法还是一种可靠的设计方法。 按这个方法设计的Cp值可达到0.4，下而举例说明:
1.风轮设计参数
风力机输出功率：P=1000W 风力机设计风速：V1=9m/s 风力机机电效率：η1η2=0.81 风能利用系数：Cp=0.35 空气密度：ρ=1.25(kg/m3)
16π R/r N= r 4 9 λ0 λ2 ( R ) 2 + 9 0 u u λ0 = = 2 V 3 V1
• 形状系数N计算结果
• (7)选取翼型。本例选取Fx60-126翼型，当 L/D=100时，攻角=5°此时升力系数 CL=1.08(见图4一11)
• （8）对于每一个计算点，使用下列公式计算弦长。
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。
水平轴及垂直轴风力机
毕业论文（设计）题目：水平轴及垂直轴风力机零件库的初建院系: 工学院机械电子工程系专业年级: 机械设计制造及其自动化姓名: 黄杰良学号: 09124033指导教师: 张兴伟2013年05月10日在能源短缺和环境趋向恶化的今天，清洁的可再生能源越来越受到人们的重视。
风能因其清洁、可再生、储量丰富、分布广泛等优点越来越受到世界各国的重视，也越来越多地被应用到风力发电中。
风力发电的快速发展导致风机种类的爆发式增长，加大了学习和研究风机的难度。
本文将讲述风力发电机零件库从一个想法到实物展示的过程。
主要内容有如下几点：首先，调研世界及中国风力发电的发展现状及趋势，证明建立风力发电机零件库的必要性。
其次，从零件库初建的角度出发，讲述基于SolidWorks的风力机CAD建模和基于VB的零件库界面编程的思路及过程。
接着，以图片和表格的方式，展示在零件库建立过程中收集到的风力发电机外形数据和基于SolidWorks的CAD建模。
最后，以零件库管理员的身份，对整个零件库进行了功能展示，其中包括权限管理系统、风机分类系统、多用户管理系统、风机导航等特色功能。
本文讲述的风力发电机零件库具有很高的使用价值，可为收集到的大量的风机信息和研究成果进行分类管理，简化风力发电机的学习和研究过程。
关键词：风力发电机；零件库；CAD建模；VB编程；数据收集Today, since the shortage of energy and terrible environment, renewable energy through sustainable methods is being taken into account by people. Due to the advantages of cleanness, renewable, abundant and widely spread of wind energy source, it has many applications in power generating. This paper describes a process of a conception in mind to be a module in parts library. The main content contains following 4 points:First it investigates development status and trends of wind power generation in both China and the world to make a confirmation for the essential of building parts library.Secondly, it states a process of modeling of wind turbine in Solidworks and indicates a procedure of graphical user interface (GUI) programming in Visual Basic.Next, it uses pictures and tables to show configuration and relative parameters of wind turbine. It also displays the CAD module in Solidworks in process.Finally, it displays functions of the whole parts library using the identity of administer, the functions includes privilege management system, wind turbine classification system, multi-user management system and navigation system etc.Keywords：wind turbine, parts library, CAD module, VB programming, data collecting目录摘要 (I)Abstract (II)目录 ...................................................................................................................................... I II 第1章绪论...................................................................................................................... - 1 -1.1 引言 ........................................................................................................................ - 1 -1.2 风力发电的发展现状及其趋势 ............................................................................ - 1 -1.2.1 世界风电发展现状 ..................................................................................... - 2 -1.2.2 中国风电发展的突出表现 ......................................................................... - 3 -1.2.3 风电发展的趋势 ......................................................................................... - 5 -1.3 风机的类型 ............................................................................................................ - 6 -1.3.1 水平轴风力发电机 ..................................................................................... - 6 -1.3.2 垂直轴风力发电机 ..................................................................................... - 7 -1.3.3 风力发电机的多样性与创新应用 ............................................................. - 9 -1.4 风力发电机零件库的发展现状 .......................................................................... - 10 -1.5 课题内容及意义 .................................................................................................. - 10 -1.5.1 课题内容 ................................................................................................... - 10 -1.5.2 课题意义 ................................................................................................... - 11 -第2章风机的几何建模及零件库的开发.................................................................... - 12 -2.1 风机的几何建模 .................................................................................................. - 12 -2.1.1 基于SolidWorks建模的优点 .................................................................. - 12 -2.1.2 本零件库三维建模的目的及现状 ........................................................... - 12 -2.1.3 建模过程 ................................................................................................... - 12 -2.2 零件库的开发 ...................................................................................................... - 15 -2.2.1 开发工具 ................................................................................................... - 15 -2.2.2 功能需求 ................................................................................................... - 15 -2.2.2 零件库数据表格设计 ............................................................................... - 16 -2.2.3 操作界面编程 ........................................................................................... - 18 -2.3 本章小结 .............................................................................................................. - 19 -第3章各机型的CAD建模 ......................................................................................... - 20 -3.1 水平轴风力发电机 .............................................................................................. - 20 -3.1.1 FD2.2-300W 、FD2.5-500W、FD2.8-1000W ......................................... - 20 -3.1.2 Gamesa_G52_850kW机组与Gamesa_G87_2MW机组......................... - 22 -3.2 垂直轴风力发电机 .............................................................................................. - 24 -3.3 创新型风力发电机 .............................................................................................. - 26 -3.3.1 新型垂直轴风力发电机 ........................................................................... - 26 -3.3.2 混合式垂直轴风力发电机 ....................................................................... - 26 -3.3.3 风能LED路灯 ......................................................................................... - 27 -3.3.4 卧式风力发电机 ....................................................................................... - 28 -3.4 本章小结 .............................................................................................................. - 28 -第4章零件库整体展示................................................................................................ - 29 -4.1 简介 ...................................................................................................................... - 29 -4.2 零件库各窗口简介 .............................................................................................. - 29 -4.2.1 登陆界面窗口 ........................................................................................... - 29 -4.2.2 用户管理系统窗口 ................................................................................... - 30 -4.2.3 初始界面窗口 ........................................................................................... - 31 -4.2.4 风机信息窗口 ........................................................................................... - 31 -4.2.5 详细信息窗口 ........................................................................................... - 32 -4.2.6 风机型号设置窗口 ................................................................................... - 33 -4.2.7 参数设置窗口 ........................................................................................... - 34 -4.3 权限系统介绍 ...................................................................................................... - 34 -4.4 具体操作演示 ...................................................................................................... - 36 -4.4.1 新增/修改登录用户 .................................................................................. - 36 -4.4.2 风机信息浏览 ........................................................................................... - 37 -4.4.3 新增信息 ................................................................................................... - 40 -4.5 本章小结 .............................................................................................................. - 43 -结论 ..................................................................................................................................... - 44 -展望 ..................................................................................................................................... - 44 -参考文献 ............................................................................................................................. - 45 -汕头大学本科生毕业论文（设计）诚信承诺书 ............................................................. - 47 -授权书（空，没有模板） ................................................................................................. - 47 -致谢 ..................................................................................................................................... - 48 -第1章绪论1.1 引言能源就是人类用来维持生存活动的能量来源。
最新风力发电课程设计方案(案例18篇)
最新风力发电课程设计方案（案例18篇）（经典版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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沈阳航空航天大学课程设计说明书题目水平轴风力机的设计班级学号学生姓名指导教师沈阳航空航天大学课程设计沈阳航空航天大学课程设计任务书课程名称风能利用技术院（系）专业班级学号姓名课程设计题目课程设计时间: 年月日至年月日一、课程设计的目的及任务1主要目的：（1）以大型水平轴风力机为研究对象，掌握系统的总体技术参数计算方法；（2）熟悉水平轴风力机的总体设计方法；（3）掌握科研报告的撰写方法。
2主要任务：（1）确定风力机的总体技术参数；（2）计算关键零部件（叶片、风轮）载荷和技术参数；（3）完成叶片设计任务；（4）确定总体设计方案；（5）撰写一份课程设计报告。
水平轴风力机的设计二、课程设计的主要内容选择功率范围在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/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、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、风轮）；根据载荷和功率确定所选定机型主要部件的技术参数。
以上内容建议用计算机编程实现，确定风力机的主要技术参数。
（3）最后提交有关的分析计算报告。
指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日沈阳航空航天大学课程设计沈阳航空航天大学课程设计成绩评定单课程名称风能利用技术院/系能源与环境学院专业新能源科学与工程课程设计题目水平轴风力机的设计学号姓名答辩日期年月日指导教师（答辩组）评语：课程设计成绩：指导教师（答辩组）签字：年月日水平轴风力机的设计目录一、设计概述 (1)1 我国发展风能的趋势及优势 (1)2 风力机概述 (1)2.1风力机类型 (1)2.2风力机的结构和组成 (1)3 大功率水平轴风力机发展的意义 (2)4 国内外风力机技术的现状 (2)4.1国内风力机技术现状 (2)4.2国外风力机技术现状 (3)5 风力机叶片设计的理论基础 (3)5.1简化叶素理论设计方法 (3)5.2 Glauert理论设计方法 (4)二、设计内容 (5)1风力机额定功率、寿命、相关速度参数及叶片数等的确定 (5)1.1额定功率 (5)1.2设计寿命 (5)1.3切入风速、切出风速、额定风速 (5)1.4叶片数 (5)1.5各部分效率 (5)2风力机几何参数的确定 (6)2.1叶轮直径和扫掠面积 (6)2.2叶轮扫掠面积 (6)3 风力机叶尖速比、转速的确定 (6)3.1叶尖速比的确定 (6)3.2转速的确定 (7)4 功率曲线，风能利用系数CP曲线，推力系数CT曲线 (7)5功率控制方式，传动系统，制动系统的选择 (10)5.1功率控制方式 (10)5.2传动系统 (11)5.3制动系统 (11)6塔架高度 (11)7设计标准及风力机等级 (12)7.1设计标准 (12)7.2风力机等级 (12)8关键部件气动载荷计算 (12)8.1利用Glauert理论设计 (14)三、设计结果 (16)四、相关图片及设计程序 (17)沈阳航空航天大学课程设计1 相关图片 (17)2Glauert理论程序 (18)五、结论 (20)1设计命题的合理性 (20)2设计的理论基础 (20)3设计运用的工具 (20)4设计中的不足与展望 (20)参考文献 (22)水平轴风力机的设计一、设计概述1 我国发展风能的趋势及优势1973 年发生的石油危机，特别是世界范围内化石燃料能源的大量消耗产生一系列的环境问题，给人类生存环境造成的危害日趋明显，风力发电才逐渐被重视起来，尤其到90 年代，由于科学技术的进步，风力发电从新能源中脱颖而出，成为一种最具工业开发规模的新能源。
风能是一种可再生能源，它资源丰富，是一种永久性的本地资源，可为人类提供长期稳定的能源供应；它安全、清洁，没有燃料燃烧所产生的危害，更不会在使用过程中污染环境。
因此，世界各国都在加快风力发电技术的研究，以缓解越来越重的能源与环境压力。
中国具有丰富的风能资源，风电产业的发展具有良好的资源基础。
据估计，内地及近海风资源可开发量约为10 亿千瓦，主要分布在东南沿海及附近岛屿、内蒙古、新疆和甘肃河西走廊，以及华北和青藏高原的部分地区。
中国政府将风力发电作为改善能源结构、应对气候变化和能源安全问题主要能源替代技术之一，给予有力的扶持。
确定了2010 年和2020 年风电装机容量分别达到1000 万千瓦和1 亿~1.2 亿千瓦的目标，制定了风电设备国产化相关政策，并辅以“风电特许权招标”等措施，推动技术创新、市场培育和产业化发展。
2 风力机概述2.1风力机类型目前用于风力发电的风力机按风轮结构和在气流中的位置主要分为两种：一种是水平轴风力机，一种是垂直轴风力机，两种风力机相比各有各的特点。
2.2风力机的结构和组成风力发电机组主要由叶轮、传动系统、偏航系统、控制系统、发电机、机舱、塔架与基础组成。
叶轮是由叶片和轮毂组成，其功能是将风能转换为机械能。
其中，叶片是沈阳航空航天大学课程设计风力机的关键部件之一，其主要作用是将风能转化为机械能，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证风力机正常稳定运行的决定因素。
传动系统一般包括低速轴、高速轴、增速齿轮箱、联轴节和制动器等。
偏航系统的功能是跟踪风向变化，驱动机舱围绕塔架中心线旋转，使风轮扫掠面与风向保持垂直。
控制系统是风力机在各种自然条件与工况下正常运行的保障，包括调速、调向和安全控制。
发电机是将风轮的机械能转换为电能。
机舱由底盘和机舱罩组成，底盘上安装除了控制器以外的主要部件。
塔架支撑叶轮达到所需要的高度，它除了要承受风力机的重力外，还要承受吹向风力机和塔架的风压，以及风力机运行的动载荷。
基础为钢筋混凝土结构，其中心位置与塔架连接在一起，保证风力发电机组牢牢固定在基础上。
3 大功率水平轴风力机发展的意义大型水平轴风力机因其技术特点突出，特别是具有风能利用率高、机构紧凑等方面的优势，已经成为当前风力机发展的主要方向。
因为传统垂直轴风机自启动性能差、主轴易引起谐振、刹车制动难度大、效率低、并网困难等缺点，相较于垂直轴风力机而言，水平轴风力机的技术相对成熟，所以，水平轴风力机已经形成了大规模商业化生产。
4 国内外风力机技术的现状4.1国内风力机技术现状2005年之前，国内只能制造600千瓦以下风电设备，零部件配套能力也很差，关键部件依赖进口，750千瓦以上风机全部依赖进口。
2005 年《可再生能源法》颁布之后，在政策激励和市场拉动的双重作用下，风电设备制造和设计技术加速发展，开始形成自主制造能力，2005年750千瓦的国产风力机问世，成为2006年、2007年的主流机型。
2006 年1.5兆瓦的国产风机问世，2007年开始大水平轴风力机的设计批量供应国内市场，2007年底，2兆瓦的风电设备开始下线调试，2008年开始批量供应市场。
目前，我国虽然制造出兆瓦级的风力机，但是从根本上来说我们还没有自主设计开发的能力。
而自主设计开发对我国风电事业的长期发展是非常重要的，它不仅可以使我们摆脱从国外进口风力机的局面，而且可以从根本上解决我国的风机行业的“瓶颈”问题，促进我国风电行业快速发展。
4.2国外风力机技术现状国外风电企业起步较早，上世纪末，风电机组主流机型是750千瓦，到2002年主流机型已经达到1.5兆瓦以上。
2003年全球安装的风电机组平均单机容量达到1.2兆瓦，美国已经研制成功7兆瓦风力机，而英国正在研制10兆瓦的巨型风力机。
随着机组大型化的发展，兆瓦级以上的机组技术普遍采用了变桨距和变速恒频的先进技术。
欧洲是全世界风力发电发展速度最快、装机容量最多的地区。
国外建立了完善的风力发电机组设计、制造和监控体系，在风力发电机组运行、维护和管理方面积累了丰富的经验，大型风力发电机组质量、运行可靠性和效率都处于领先地位。
5 风力机叶片设计的理论基础5.1简化叶素理论设计方法根据贝茨理论的叶轮最大功率条件下，不考虑叶片涡流的分布和影响，经推倒，叶素r处有：C l zt r =8π3×1λr√94λr2+1θ=cot−1(1.5λr)又有：β=θ−α一般取冲角α是在升阻比C l/C d最大值附近，称为最佳冲角。
从而可以分别推到求出叶素r出的弦长t和叶素安装角β。
沈阳航空航天大学课程设计5.2 Glauert理论设计方法Glauert设计方法考虑了风轮后涡流流动的叶素理论（即考虑了轴向诱导因子a和切向诱导因子b），但在另一方面，该方法忽略了叶片翼型阻力和翼梢损失的影响，因为这两者对叶片外形设计的影响较小，但对风能利用系数C P的影响较大。
经公式推到，叶素r处有：C l zt r =8π(1−k)1+k×1λr1+ℎ1+k√(λr1+ℎ1+k)2+1θ=cot−1(λr1+ℎ1+k)再根据：β=θ−α便可分别推到求出Glauert理论下叶素r出的弦长t和叶素安装角β。
二、设计内容1风力机额定功率、寿命、相关速度参数及叶片数等的确定1.1额定功率根据设计任务书取额定功率：P r=2.0MW1.2设计寿命一般风力机组的设计寿命至少为20年，这里选20年设计寿命。
1.3切入风速、切出风速、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=12m/s1.4叶片数一般风轮叶片数取决于风轮的尖速比λ。
目前用于风力发电一般属于高风速发电机组，即λ=4−7左右，叶片数一般取2—3。
此外，叶片数目的确定应与实度一起考虑，既要考虑风能利用系数，也要考虑启动性能，总之要达到最多的发电量为目的。
由于三叶片的风力发电机运行和输出功率较平稳，目前风力发电机采用三叶片较多。
所以叶片数取：B=31.5各部分效率传动系统效率η1取0.952风力机几何参数的确定2.1叶轮直径和扫掠面积风力机额定功率：P r=12C PρFv r3η1扫掠面积：F=πD 24其中：P r——风力发电机组的额定输出功率，取2.0MW，即2.0×106W；C P——额定功率下风能利用系数，取0.35；ρ——空气密度，取1.225Kg/m3；F——叶轮扫掠面积；D——叶轮直径；v r——额定风速，取12m/s；η1——传动系统效率，取0.95。