A. 阻力型垂直軸風力發電機怎麼設計葉片
葉片氣動外形設計方法
氣動外形是風輪設計過程的主要任務,也是葉片結構設計基礎性工作之一。其理論方法主要有簡化設計方法、葛勞渥方法和維爾森方法。
1.1 簡化設計方法
所謂風輪葉片的簡化設計方法,是基於動量-葉素理論,主要用於估算葉片距風輪軸線r處葉素截面產生的氣動力,進而初步確定翼弦與葉片基本參數的關系。
相關參數如圖2-1所示。
1) 中弧線
翼型周圍內切圓圓心的連線為中弧線,也可將垂直於弦線度量的上下表面間距離的中點連線稱為中弧線。
2) 前緣A
翼型中弧線的最前點即為翼型前緣。
3) 前緣半徑
翼型前緣處內切圓的半徑成為翼型前緣半徑,前緣半徑與弦長的比值成為相對前緣半徑。
4) 後緣B
翼型中弧線的最後點稱為翼型後緣。
5) 後緣角
位於翼型後緣處,上、下兩弧線之間的夾角成為翼型後緣角。
6) 弦線
翼型前後緣之間的連線稱為翼型弦線。
7) 厚度t
翼型周線內切圓的直徑稱為翼型厚度,也可將垂直於弦線度量的上、下表面間的距離成為翼型厚度。最大厚度與弦長的比值稱為翼型的相對厚度。
8) 彎度f
中弧線到弦線的最大垂直距離稱為翼型彎度,彎度與弦長的比值(f/C)稱為相對彎度。
9)氣動力中心
也稱為動力焦點,由於飛機迎角變化引起的升力變化量的作用點。通常位於弦線的1/4~1/3處。
10)升阻比
在一定迎角下飛機的升力與阻力之比,是衡量飛機氣動力效率的重椅數,以L/D表示。又稱「舉阻比」、「空氣動力效率」。飛機飛行中,在同一迎角的升力與阻力的比值。其值隨迎角的變化而變化,此值愈大愈好,低速和亞聲速飛機可達17~18,跨聲速飛機可達10~12,馬赫數為2的超聲速飛機約為4~8。
翼型的設計中,關乎風能效率的重要變數是升阻比。升阻比即為葉片的升力與阻力的比值。由翼型的性能曲線可知升阻比並不是越高越好。對於翼型設計方面主要有Glauert理論和Wilson理論。Glauert理論是考慮了風輪後渦流流動的葉素理論,引入了氣流軸向干擾因子和切向干擾因子;Wilson理論氣動優化設計理論對Glauert理論進行了改進,研究了葉尖損失和升阻比對葉片最佳性能的影響,並且研究了風輪在非設計狀態下的性能。
針對復雜葉片形狀設計繼承了Coons方法、B樣條方法、Bezier曲線的幾何性質,並增加了權因子,對復雜葉片曲面應用NURBS方法進行設計構造獲得了更精確的曲面。
風能轉換效率與空氣流過葉片翼型產生的升力有關,因次葉片的翼型性能直接影響風能轉換效率。傳統的風輪葉片翼型多沿用航空翼型,隨著風電技術的發展和廣泛應用,國外一些研究季後開發了多種風電專用翼型系列。應用較多的有NACA翼型系列、SERI翼型系列、NREL翼型系列、RIS-A翼型系列和FFA-W翼型系列等。
1.NACA翼型系列
NACA翼型系列是以往風輪葉片採用較多的翼型系列,該翼型系列與20世紀前期由給過國家宇航局(NASA)的前身,即國家航空咨詢委員會(NACA)提出。
2.SERI翼型系列
SERI翼型系列提供了三組針對不同葉片長度的翼型,該系列翼型的特點是具有較高的升阻比和較大的升力系數,且失速是對翼型表面的粗糙度敏感性低。
3.RIS-A翼型系列
RIS-A翼型系列由丹麥RIS國家實驗室設計,包括7種翼型,最大厚度為12%~30%。其幾何特徵是具有較尖銳的前緣,能夠使流體迅速加速並產生負壓峰值。其氣動性能反面是的特徵為,該翼型系列在接近失速時具有最大的升阻比,攻角為10度是的設計升力系數約為1.55,而最大升力系數為1.65。同時,RIS-A翼型系列具有對前緣粗糙度的不敏感性。
4.FFA-W翼型系列
FFA-W翼型系列有瑞典航空研究所研製,具有較高的最大升力系數和升阻比,且在失速工況下具有良好的氣動性能。FFA-W包括了FFA-W1、FFA-W2、FFA-W3這三個翼型系列,總計15個翼型。
一些大功率葉片採取了組合翼型的設計方案,即將葉片分為根部、中部和尖部三部分。根據葉片氣動性能和力學結構對不同部位的要求,選用不同翼型的組合設計,以使葉片的功率利用性能得到進一步優化。
B. 垂直軸風力發電機
S型適合用在微風地帶,H型適合用在強風地帶。當風速達到一定值的時候,H型比S型轉換率高!
C. 垂直軸風力發電機有哪幾種類型
垂直軸風力機形式主要有以下幾種:S型、H型、Φ型。如上就是,我的畢設,哈哈,歡迎交流。
D. 300W升阻型垂直軸風力發電機結構設計
300W做垂直軸?垂直軸風輪的轉速不易做高,得用變速箱呢。
E. 水平軸與垂直軸風力發電機有什麼區別
水平軸與垂直軸風力發電機的不同在以下幾個方面:
1、設計方法
水平軸風力發電機的葉片設計,普遍採用的是動量—葉素理論,主要的方法有Glauert法、Wilson法等。但是,由於葉素理論忽略了各葉素之間的流動干擾,同時在應用葉素理論設計葉片時都忽略了翼型的阻力,這種簡化處理不可避免地造成了結果的不準確性,這種簡化對葉片外形設計的影響較小,但對風輪的風能利用率影響較大。同時,風輪各葉片之間的干擾也十分強烈,整個流動非常復雜,如果僅僅依靠葉素理論是完全沒有辦法得出准確結果的。
垂直軸風力發電機的葉片設計,以前也是按照水平軸的設計方法,依靠葉素理論來設計。由於垂直軸風輪的流動比水平軸更加復雜,是典型的大分離非定常流動,不適合用葉素理論進行分析、設計,這也是垂直軸風力發電機長期得不到發展的一個重要原因。
2、風能利用率
大型水平軸風力發電機的風能利用率,絕大部分是由葉片設計方計算所得,一般在40%以上。如前所述,由於設計方法本身的缺陷,這樣計算所得的風能利用率的准確性很值得懷疑。當然,風電廠的風力發電機都會根據測得的風速和輸出功率繪制風功率曲線,但是,此時的風速是風輪後部測風儀測得的風速參見,要小於來流風速,風功率曲線偏高,必須進行修正。應用修正方法修正後,水平軸的風能利用率要降低30%~50%。對於小型水平軸風力發電機的風能利用率,中國空氣動力研究與發展中心曾做過相關的風洞實驗,實測的利用率在23%~29%。
3、結構特點
水平軸風力發電機的葉片在旋轉一周的過程中,受慣性力和重力的綜合作用,慣性力的方向是隨時變化的,而重力的方向始終不變,這樣葉片所受的就是一個交變載荷,這對於葉片的疲勞強度是非常不利的。另外,水平軸的發電機都置於幾十米的高空,這給發電機的安裝、維護和檢修帶來了很多的不便。
垂直軸風輪的葉片在旋轉的過程中的受力情況要比水平軸的好的多,由於慣性力與重力的方向始終不變,所受的是恆定載荷,因此疲勞壽命要比水平軸風輪長。同時,垂直軸的發電機可以放在風輪的下部或是地面,便於安裝和維護。
4、起動風速
水平軸風輪的起動性能好已經是個共識,但是根據中國空氣動力研究與發展中心對小型水平軸風力發電機所做的風洞實驗來看,起動風速一般在4~5m/s之間,最大的居然達到5.9m/s,這樣的起動性能顯然是不能令人滿意的。垂直軸風輪的起動性能差也是業內的共識,特別是對於Darrieus式Ф型風輪,完全沒有自啟動能力,這也是限制垂直軸風力發電機應用的一個原因。但是,對於Darrieus式H型風輪,卻有相反的結論。根據筆者的研究發現,只要翼型和安裝角選擇合適,完全能得到相當不錯的起動性能,通過雙渦輪式垂直軸風力發電機、垂直軸風力發電機、鼠籠式垂直軸風力發電機的風洞實驗來看,這種Darrieus式H型風輪的起動風速只需要2m/s,優於上述的水平軸風力發電機。
F. 請高人指點風力發電機畢業設計怎麼做
1.一般都是扭頭式的,不過垂直軸風力發電機就不行了
2.這個每個廠家的會不一樣
3.具體回尺寸根據發電機和答葉片尺寸來定
4.控制器和逆變器都要自己設計?太難了吧
5.這個跟你的實際需求有關。
我的空間有很多風電資料
G. 垂直軸風力發電機怎麼製作
1、風力發電機的製作需要在風葉軸與發電機轉軸間做一組齒輪,用以改變轉速。因為一般風葉軸都比較小,轉速也慢。