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垂直轴风力发电机毕业设计

发布时间: 2021-03-20 13:21:08

A. 阻力型垂直轴风力发电机怎么设计叶片

叶片气动外形设计方法

气动外形是风轮设计过程的主要任务,也是叶片结构设计基础性工作之一。其理论方法主要有简化设计方法、葛劳渥方法和维尔森方法。

1.1 简化设计方法

所谓风轮叶片的简化设计方法,是基于动量-叶素理论,主要用于估算叶片距风轮轴线r处叶素截面产生的气动力,进而初步确定翼弦与叶片基本参数的关系。

相关参数如图2-1所示。


1) 中弧线

翼型周围内切圆圆心的连线为中弧线,也可将垂直于弦线度量的上下表面间距离的中点连线称为中弧线。

2) 前缘A

翼型中弧线的最前点即为翼型前缘。

3) 前缘半径

翼型前缘处内切圆的半径成为翼型前缘半径,前缘半径与弦长的比值成为相对前缘半径。

4) 后缘B

翼型中弧线的最后点称为翼型后缘。

5) 后缘角

位于翼型后缘处,上、下两弧线之间的夹角成为翼型后缘角。

6) 弦线

翼型前后缘之间的连线称为翼型弦线。

7) 厚度t

翼型周线内切圆的直径称为翼型厚度,也可将垂直于弦线度量的上、下表面间的距离成为翼型厚度。最大厚度与弦长的比值称为翼型的相对厚度。

8) 弯度f

中弧线到弦线的最大垂直距离称为翼型弯度,弯度与弦长的比值(f/C)称为相对弯度。

9)气动力中心

也称为动力焦点,由于飞机迎角变化引起的升力变化量的作用点。通常位于弦线的1/4~1/3处。

10)升阻比

在一定迎角下飞机的升力与阻力之比,是衡量飞机气动力效率的重椅数,以L/D表示。又称“举阻比”、“空气动力效率”。飞机飞行中,在同一迎角的升力与阻力的比值。其值随迎角的变化而变化,此值愈大愈好,低速和亚声速飞机可达17~18,跨声速飞机可达10~12,马赫数为2的超声速飞机约为4~8。

翼型的设计中,关乎风能效率的重要变量是升阻比。升阻比即为叶片的升力与阻力的比值。由翼型的性能曲线可知升阻比并不是越高越好。对于翼型设计方面主要有Glauert理论和Wilson理论。Glauert理论是考虑了风轮后涡流流动的叶素理论,引入了气流轴向干扰因子和切向干扰因子;Wilson理论气动优化设计理论对Glauert理论进行了改进,研究了叶尖损失和升阻比对叶片最佳性能的影响,并且研究了风轮在非设计状态下的性能。

针对复杂叶片形状设计继承了Coons方法、B样条方法、Bezier曲线的几何性质,并增加了权因子,对复杂叶片曲面应用NURBS方法进行设计构造获得了更精确的曲面。

风能转换效率与空气流过叶片翼型产生的升力有关,因次叶片的翼型性能直接影响风能转换效率。传统的风轮叶片翼型多沿用航空翼型,随着风电技术的发展和广泛应用,国外一些研究季后开发了多种风电专用翼型系列。应用较多的有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翼型系列是以往风轮叶片采用较多的翼型系列,该翼型系列与20世纪前期由给过国家宇航局(NASA)的前身,即国家航空咨询委员会(NACA)提出。

2.SERI翼型系列

SERI翼型系列提供了三组针对不同叶片长度的翼型,该系列翼型的特点是具有较高的升阻比和较大的升力系数,且失速是对翼型表面的粗糙度敏感性低。

3.RIS-A翼型系列

RIS-A翼型系列由丹麦RIS国家实验室设计,包括7种翼型,最大厚度为12%~30%。其几何特征是具有较尖锐的前缘,能够使流体迅速加速并产生负压峰值。其气动性能反面是的特征为,该翼型系列在接近失速时具有最大的升阻比,攻角为10度是的设计升力系数约为1.55,而最大升力系数为1.65。同时,RIS-A翼型系列具有对前缘粗糙度的不敏感性。

4.FFA-W翼型系列

FFA-W翼型系列有瑞典航空研究所研制,具有较高的最大升力系数和升阻比,且在失速工况下具有良好的气动性能。FFA-W包括了FFA-W1、FFA-W2、FFA-W3这三个翼型系列,总计15个翼型。

一些大功率叶片采取了组合翼型的设计方案,即将叶片分为根部、中部和尖部三部分。根据叶片气动性能和力学结构对不同部位的要求,选用不同翼型的组合设计,以使叶片的功率利用性能得到进一步优化。

B. 垂直轴风力发电机

S型适合用在微风地带,H型适合用在强风地带。当风速达到一定值的时候,H型比S型转换率高!

C. 垂直轴风力发电机有哪几种类型

垂直轴风力机形式主要有以下几种:S型、H型、Φ型。如上就是,我的毕设,哈哈,欢迎交流。

D. 300W升阻型垂直轴风力发电机结构设计

300W做垂直轴?垂直轴风轮的转速不易做高,得用变速箱呢。

E. 水平轴与垂直轴风力发电机有什么区别

水平轴与垂直轴风力发电机的不同在以下几个方面:
1、设计方法
水平轴风力发电机的叶片设计,普遍采用的是动量—叶素理论,主要的方法有Glauert法、Wilson法等。但是,由于叶素理论忽略了各叶素之间的流动干扰,同时在应用叶素理论设计叶片时都忽略了翼型的阻力,这种简化处理不可避免地造成了结果的不准确性,这种简化对叶片外形设计的影响较小,但对风轮的风能利用率影响较大。同时,风轮各叶片之间的干扰也十分强烈,整个流动非常复杂,如果仅仅依靠叶素理论是完全没有办法得出准确结果的。
垂直轴风力发电机的叶片设计,以前也是按照水平轴的设计方法,依靠叶素理论来设计。由于垂直轴风轮的流动比水平轴更加复杂,是典型的大分离非定常流动,不适合用叶素理论进行分析、设计,这也是垂直轴风力发电机长期得不到发展的一个重要原因。
2、风能利用率
大型水平轴风力发电机的风能利用率,绝大部分是由叶片设计方计算所得,一般在40%以上。如前所述,由于设计方法本身的缺陷,这样计算所得的风能利用率的准确性很值得怀疑。当然,风电厂的风力发电机都会根据测得的风速和输出功率绘制风功率曲线,但是,此时的风速是风轮后部测风仪测得的风速参见,要小于来流风速,风功率曲线偏高,必须进行修正。应用修正方法修正后,水平轴的风能利用率要降低30%~50%。对于小型水平轴风力发电机的风能利用率,中国空气动力研究与发展中心曾做过相关的风洞实验,实测的利用率在23%~29%。
3、结构特点
水平轴风力发电机的叶片在旋转一周的过程中,受惯性力和重力的综合作用,惯性力的方向是随时变化的,而重力的方向始终不变,这样叶片所受的就是一个交变载荷,这对于叶片的疲劳强度是非常不利的。另外,水平轴的发电机都置于几十米的高空,这给发电机的安装、维护和检修带来了很多的不便。
垂直轴风轮的叶片在旋转的过程中的受力情况要比水平轴的好的多,由于惯性力与重力的方向始终不变,所受的是恒定载荷,因此疲劳寿命要比水平轴风轮长。同时,垂直轴的发电机可以放在风轮的下部或是地面,便于安装和维护。
4、起动风速
水平轴风轮的起动性能好已经是个共识,但是根据中国空气动力研究与发展中心对小型水平轴风力发电机所做的风洞实验来看,起动风速一般在4~5m/s之间,最大的居然达到5.9m/s,这样的起动性能显然是不能令人满意的。垂直轴风轮的起动性能差也是业内的共识,特别是对于Darrieus式Ф型风轮,完全没有自启动能力,这也是限制垂直轴风力发电机应用的一个原因。但是,对于Darrieus式H型风轮,却有相反的结论。根据笔者的研究发现,只要翼型和安装角选择合适,完全能得到相当不错的起动性能,通过双涡轮式垂直轴风力发电机、垂直轴风力发电机、鼠笼式垂直轴风力发电机的风洞实验来看,这种Darrieus式H型风轮的起动风速只需要2m/s,优于上述的水平轴风力发电机。

F. 请高人指点风力发电机毕业设计怎么做

1.一般都是扭头式的,不过垂直轴风力发电机就不行了
2.这个每个厂家的会不一样
3.具体回尺寸根据发电机和答叶片尺寸来定
4.控制器和逆变器都要自己设计?太难了吧
5.这个跟你的实际需求有关。

我的空间有很多风电资料

G. 垂直轴风力发电机怎么制作

1、风力发电机的制作需要在风叶轴与发电机转轴间做一组齿轮,用以改变转速。因为一般风叶轴都比较小,转速也慢。