风力机课程设计说明书

目录

风力机原理与应用课程设计说明书 (1)

一、设计题目 (1)

二、设计任务 (1)

三、原始数据 (1)

四、设计步骤 (1)

1、计算风轮直径D (1)

2、确定尖速比λ (2)

3、确定叶轮的实度σ和叶片数目z (2)

4、将风轮叶片分为10个剖面，每个剖面间隔0.1R，计算各剖面的λ

值 (3)

5、确定各剖面的来流角Φ (3)

6、确定各剖面的形状参数N (3)

7、选取翼型 (3)

8、计算弦长 (4)

9、计算叶片展弦比Sp (5)

10、根据叶片的展弦比，对升力曲线进行修正 (5)

11、根据αc，计算θ角 (6)

12、绘制精确的叶片和翼型图 (6)

五、设计结果及说明 (6)

风力机原理与应用课程设计说明书

一、设计题目

风轮叶片气动设计

二、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）编写设计说明书一份，并附上必要的计算公式。

三、原始数据

三叶片风力机功率P ＝600.0KW 来流风速V 1＝14m/s 风轮转速n ＝26.8rpm 风力机功率系数C p ＝0.43 传动效率为η1＝0.92 发电机效率为η2＝0.95 空气密度为ρ＝1.225kg/m 3

四、设计步骤

1、计算风轮直径D

根据公式21p 3128

1

ηηρπC V D P =得2

1p 138ηηρπC V P

D =

，故D=34.8m ，R=17.4m 。

2、确定尖速比λ

根据公式1

60n

V D πλ=得λ=3.48。

根据公式60

n

2πω=

得ω=2.8rad/s 。 3、确定叶轮的实度σ和叶片数目z

如图所示对尖速比λ＝3.48，取实度σ＝0.1较为合适；而对小型风力机叶片数z ＝3是较为合适的。

4、将风轮叶片分为10个剖面，每个剖面间隔0.1R ，计算各剖面的λ值

根据公式1

r

V ωλ=,计算得如下所示结果：

5、确定各剖面的来流角Φ 根据公式λφ

3cot =得φ2

arctan =，计算得如下所示结果： 6、确定各剖面的形状参数N

λ°=3.48，根据公式9

4)r

(r 9

162

2+

=

︒︒R R

N λλπ

计算得如下所示结果：

7、选取翼型

选取NACA4412翼型，查下图得最大升阻比C L /C D =105，其中C L =1.08,C D =10.3×10-3,α=6°。

8、计算弦长

根据公式L

C N

z r c 计算得如下所示结果： r/R

0.1

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

r （m ） 1.74 3.48 5.22 6.96 8.70 10.44 12.18 13.92 15.66 17.40 c （m ） 11.5 8.9 7.0 5.6 4.6 3.9 3.4 3.0 2.7 2.4 c 1（m ）

5.1 4.8

4.5

4.2

3.9

3.6

3.3

3.0

2.7

2.4

9、计算叶片展弦比Sp

平均弦宽i

c

c i

1

i

∑=，故 3.69

2.4

2.7

3.03.33.63.9

4.24.54.8c =++++++++=

所以 4.833.6

17.4c p ===

R S 10、根据叶片的展弦比，对升力曲线进行修正

用经验性的校正，调整攻角，以得到最佳的升阻比k ，根据升力曲线与轴相交处的攻角α°，采用下列公式算出校正后的攻角αc ：

︒=+⨯+-=++

=︒92.01)83

.43

1(11.008.15)31(11.0p c S C L αα

11、根据αc ，计算θ角

根据公式αφθ-=，计算得如下所示结果： r/R

0.1

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

0.7

0.8

0.9

1.0 r （m ） 1.74 3.48 5.22 6.96 8.70 10.44 1

2.18 1

3.92 15.66 17.40 Φ（°） 62.4

43.8

32.6

25.6

21.0

17.7

15.3 13.5 12.0 10.8 θ（°） 51.48 32.88 21.68 14.68 10.08 6.78 4.38

2.58

1.08

-0.12

12、绘制精确的叶片和翼型图

五、设计结果及说明

风力机叶片弦长随叶片展向长度的变化曲线

风力机叶片扭角随叶片展向长度的变化曲线风力机的性能曲线